JP5444873B2 - FUEL CELL SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING FUEL CELL SYSTEM - Google Patents

FUEL CELL SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING FUEL CELL SYSTEM Download PDF

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Description

本発明は、触媒を用いて原料ガスと水から水素を主成分とする燃料ガスを生成する水素生成装置を備える燃料電池システム、および燃料電池システムの運転方法に関するものである。   The present invention relates to a fuel cell system including a hydrogen generation device that generates a fuel gas containing hydrogen as a main component from a source gas and water using a catalyst, and a method for operating the fuel cell system.

従来の燃料電池システムとしては、水素生成装置に供給する水の流量を測定する水流量計を備えるものがあった(例えば、特許文献1参照)。図5は、特許文献1に記載された従来の燃料電池システムを示すものである。   Some conventional fuel cell systems include a water flow meter that measures the flow rate of water supplied to the hydrogen generator (see, for example, Patent Document 1). FIG. 5 shows a conventional fuel cell system described in Patent Document 1. In FIG.

図5において、水素生成装置101は、原料ガスと改質水ポンプ104によって供給された水から水素を主成分とする燃料ガスを生成する。水素生成装置101において生成された燃料ガスは燃料電池102に供給され、図示していない空気供給ポンプにより供給された空気と電気化学的に反応させて発電を行なう。発電に使用されなかった燃料ガスは燃料電池102から排出され、バーナ103に供給される。バーナ103には燃焼ファン106により空気も供給され、燃料ガスとともに燃焼されて、水素生成装置101の触媒を高温に保持する。   In FIG. 5, the hydrogen generator 101 generates a fuel gas mainly composed of hydrogen from the raw material gas and the water supplied by the reforming water pump 104. The fuel gas generated in the hydrogen generator 101 is supplied to the fuel cell 102 and generates electricity by electrochemically reacting with air supplied by an air supply pump (not shown). The fuel gas that has not been used for power generation is discharged from the fuel cell 102 and supplied to the burner 103. Air is also supplied to the burner 103 by the combustion fan 106 and burned together with the fuel gas to keep the catalyst of the hydrogen generator 101 at a high temperature.

さらに水素生成装置101に供給される水は、水流量計105を用いて流量を検知していた。   Furthermore, the flow rate of water supplied to the hydrogen generator 101 was detected using a water flow meter 105.

特開2007−109590号公報JP 2007-109590 A

水素生成装置101において、燃料ガスを生成する触媒としては、ルテニウムを含むものや、ニッケルを含むものが一般的である。これらの触媒に原料ガスである炭化水素のみを高温化で供給すると、触媒上に原料ガスの成分である炭素が析出し触媒性能を低下させる。   In the hydrogen generator 101, a catalyst for generating fuel gas generally includes ruthenium-containing catalyst or nickel-containing catalyst. When only the hydrocarbon as the raw material gas is supplied to these catalysts at a high temperature, the carbon as the component of the raw material gas is deposited on the catalyst and the catalytic performance is lowered.

そのため、水素生成用の水供給後の早い段階で、すなわち、水供給が正常に開始されたか否かを判断することは重要となる。図5に示す従来の燃料電池システムでは水流量計105を備えているため、水供給が正常に開始されたか否かを判断することは可能である。   Therefore, it is important to determine at an early stage after supplying water for hydrogen generation, that is, whether or not water supply has started normally. Since the conventional fuel cell system shown in FIG. 5 includes the water flow meter 105, it is possible to determine whether or not water supply has started normally.

しかしながら図5に示すように、従来の燃料電池システムでは、水供給が正常に開始さ
れたか否かを高価な水流量計105により検出するため、低コストの燃料電池システムを実現することができなかった。
However, as shown in FIG. 5, in the conventional fuel cell system, it is impossible to realize a low-cost fuel cell system because the expensive water flow meter 105 detects whether or not the water supply has started normally. It was.

そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑み、水流量計等の高価なセンサを使用することなく水素生成用の水供給の異常を判断できるようにすることにより、低コスト化を実現する燃料電池システムを提供することを目的とする。   Therefore, in view of the above-described conventional problems, the present invention makes it possible to determine an abnormality in water supply for hydrogen generation without using an expensive sensor such as a water flow meter, thereby reducing the cost. An object is to provide a battery system.

上記目的を達成するために、本発明の燃料電池システムは、触媒を用いて原料ガスと水とから水素を主成分とする燃料ガスを生成する水素生成装置と、前記水素生成装置で生成された前記燃料ガスと空気を用いて発電を行なう燃料電池と、前記水素生成装置に前記原料ガスが供給され始めてから前記水素生成装置で生成された前記燃料ガスが前記燃料電池に供給されるまでは前記水素生成装置から排出されるガスを燃焼させ前記燃料ガスが前記燃料電池に供給され始めてからは前記燃料電池で消費されなかった前記燃料ガスを燃焼させて前記触媒を加熱する燃焼器と、前記水素生成装置に水を供給する改質水供給手段と、前記水素生成装置において前記燃料電池に供給可能な状態の前記燃料ガスを生成できるようになるまで前記水素生成装置から排出されるガスを前記燃料電池に供給することなく前記燃焼器に供給するための燃料バイパス手段と、前記燃焼器での燃焼状態を検知する燃焼状態検知手段と、前記水素生成装置に前記原料ガスのみを供給して前記水素生成装置から排出される前記原料ガスを前記燃料バイパス手段を通じて前記燃焼器に供給して、前記燃焼器で燃焼を開始させた後で所定条件を満たせば前記改質水供給手段を動作させる制御部と、前記改質水供給手段を動作させてから所定時間経過するまでの間において、前記燃焼器の安定な燃焼状態が維持されていれば前記改質水供給手段から前記水素生成装置への水供給量が低下していることによる異常が発生したと判断する判断手段と、を備える燃料電池システムである。 In order to achieve the above object, a fuel cell system of the present invention is produced by a hydrogen generator that generates a fuel gas mainly composed of hydrogen from a raw material gas and water using a catalyst, and the hydrogen generator. A fuel cell that generates power using the fuel gas and air; and from when the source gas is supplied to the hydrogen generator until the fuel gas generated by the hydrogen generator is supplied to the fuel cell. A combustor that burns the gas discharged from the hydrogen generator and heats the catalyst by burning the fuel gas that has not been consumed by the fuel cell after the fuel gas starts to be supplied to the fuel cell; Reforming water supply means for supplying water to the generator, and the hydrogen generator until the fuel gas in a state that can be supplied to the fuel cell in the hydrogen generator can be generated. The fuel bypass means for supplying the combustor, the combustion state detection means for detecting a combustion condition in the combustor without supplying gas al discharged to the fuel cell, the raw material to the hydrogen generator The reforming is performed if a predetermined condition is satisfied after the raw material gas supplied from the hydrogen generator is supplied to the combustor through the fuel bypass means and combustion is started in the combustor. and a control unit which Ru operates the water supply means, the Oite between from the reforming water supply means is operated until a predetermined time elapses, the reforming if they are stable combustion state of the combustor is maintained a determining means for abnormalities due to water supply from the water supply means to the hydrogen generator is lowered is determined to have occurred, a fuel cell system comprising a.

本構成によると、水素生成装置に原料ガスのみを供給して、水素生成装置から排出される原料ガスを燃料バイパス手段を通じて燃焼器に供給して、燃焼器で燃焼を開始させた後で、改質水供給手段を動作させて改質水供給手段が水素生成装置への水の供給を開始すると、蒸発した水により過渡的に大量の原料ガスが燃焼器に供給され、燃焼状態も過渡的に不安定となるが、その過渡的に不安定となった燃焼状態を燃焼状態検知手段で検知し、不安定となった燃焼状態を表わす検知値を基に判断手段が「水供給は異常ではない」と判断することができる。   According to this configuration, only the source gas is supplied to the hydrogen generator, the source gas discharged from the hydrogen generator is supplied to the combustor through the fuel bypass means, and combustion is started in the combustor. When the quality water supply means is operated and the reforming water supply means starts supplying water to the hydrogen generator, a large amount of raw material gas is transiently supplied to the combustor by the evaporated water, and the combustion state is also transiently changed. Although it becomes unstable, the transiently unstable combustion state is detected by the combustion state detecting means, and the judging means is based on the detected value indicating the unstable combustion state. Can be determined.

また、水素生成装置に原料ガスのみを供給して、水素生成装置から排出される原料ガスを燃料バイパス手段を通じて燃焼器に供給して、燃焼器で燃焼を開始させた後で、改質水供給手段を動作させたが、何らかの異常により改質水供給手段から水素生成装置に水の供給ができない場合には、改質水供給手段を動作させた後も、安定した燃焼状態を維持するので、この安定した燃焼状態を燃焼状態検知手段で検知し、安定である燃焼状態を表わす検知値を基に判断手段が「水供給は異常である」と判断することができる。   Further, only the raw material gas is supplied to the hydrogen generator, the raw material gas discharged from the hydrogen generator is supplied to the combustor through the fuel bypass means, and combustion is started in the combustor, and then the reforming water is supplied. In the case where water cannot be supplied from the reforming water supply means to the hydrogen generator due to some abnormality, the stable combustion state is maintained even after the reforming water supply means is operated. This stable combustion state is detected by the combustion state detection means, and the determination means can determine that “the water supply is abnormal” based on the detected value representing the stable combustion state.

したがって、水流量センサ等の高価なセンサの代わりに、比較的安価な燃焼状態検知手段を用いて、水素生成用の水供給の異常を判断することができるので、燃料電池システムの低コスト化を実現することができる。   Therefore, it is possible to determine the abnormality of the water supply for hydrogen generation using a relatively inexpensive combustion state detection means instead of an expensive sensor such as a water flow rate sensor, thereby reducing the cost of the fuel cell system. Can be realized.

また、本発明の燃料電池システムの運転方法は、上記本発明の燃料電池システムの構成要素を備える燃料電池システムの運転方法であって、水素生成装置に前記原料ガスのみを供給して前記水素生成装置から排出される前記原料ガスを前記燃料バイパス手段を通じて前記燃焼器に供給して燃焼させる原料ガス燃焼工程と、前記原料ガス燃焼工程における前記原料ガスの供給と前記水素生成装置から排出されるガスの前記燃焼器での燃焼を続けな
がら前記改質水供給手段による前記水素生成装置への水供給動作を開始する水供給開始工程と、前記改質水供給手段による前記水供給動作の開始から所定時間経過するまでの間において、前記燃焼器の安定な燃焼状態が維持されていれば前記改質水供給手段から前記水素生成装置への水供給量が低下していることによる異常が発生したと判断する判断工程を有する燃料電池システムの運転方法である。
The operating method of the fuel cell system of the present invention is an operating method of a fuel cell system comprising the constituent elements of the fuel cell system of the present invention, wherein only the raw material gas is supplied to a hydrogen generating device to generate the hydrogen A raw material gas combustion step in which the raw material gas discharged from the apparatus is supplied to the combustor through the fuel bypass means and burned; a supply of the raw material gas in the raw material gas combustion step; and a gas discharged from the hydrogen generator A water supply start step of starting a water supply operation to the hydrogen generator by the reforming water supply means while continuing combustion in the combustor, and a predetermined amount from the start of the water supply operation by the reforming water supply means Oite until elapsed time, the water supply amount of long said is maintained stable combustion state of the combustor from the reforming water supply means to the hydrogen generator is lowered Abnormal due to that is the operation method of a fuel cell system having a determination step of determining to have occurred.

本運転方法によると、原料ガス燃焼工程から水供給開始工程に工程が移行することにより、蒸発した水により過渡的に大量の原料ガスが燃焼器に供給され、燃焼状態も過渡的に不安定となるが、次工程の判断工程において、その過渡的に不安定となった燃焼状態を燃焼状態検知手段で検知し、不安定となった燃焼状態を表わす検知値を基に判断手段が「水供給は異常ではない」と判断することができる。   According to this operation method, the process shifts from the raw material gas combustion process to the water supply start process, so that a large amount of raw material gas is transiently supplied to the combustor by the evaporated water, and the combustion state is also transiently unstable. However, in the determination process of the next process, the combustion state that is transiently unstable is detected by the combustion state detection means, and the determination means determines that the water supply is based on the detected value that represents the unstable combustion state. Is not abnormal ”.

また、水供給開始工程において改質水供給の水供給動作を開始したときに何らかの異常により水素生成装置への水供給ができない場合には、水供給動作の開始の後に大量の原料ガスが燃焼器に供給されることはないため、燃焼状態も安定であるが、次工程の判断工程において、この安定した燃焼状態を燃焼状態検知手段で検知し、安定である燃焼状態を表わす検知値を基に判断手段が「水供給は異常である」と判断することができる。   In addition, if water supply to the hydrogen generator cannot be performed due to some abnormality when the water supply operation for reforming water supply is started in the water supply start process, a large amount of raw material gas is combusted after the water supply operation is started. However, the combustion state is also stable, but in the next determination step, this stable combustion state is detected by the combustion state detection means, and based on the detected value representing the stable combustion state. The determination means can determine that “the water supply is abnormal”.

したがって、水流量センサ等の高価なセンサの代わりに、比較的安価な燃焼状態検知手段を用いて、水素生成用の水供給の異常を判断することができるので、燃料電池システムの低コスト化を実現することができる。   Therefore, it is possible to determine the abnormality of the water supply for hydrogen generation using a relatively inexpensive combustion state detection means instead of an expensive sensor such as a water flow rate sensor, thereby reducing the cost of the fuel cell system. Can be realized.

本発明の燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法によれば、水流量センサ等の高価なセンサの代わりに、例えば、一酸化炭素濃度検知器や火炎検知器などの比較的安価な燃焼状態検知手段を用いて、水素生成用の水供給の異常を判断することができるので、燃料電池システムの低コスト化を実現することができる。   According to the fuel cell system and the operation method of the fuel cell system of the present invention, instead of an expensive sensor such as a water flow rate sensor, a relatively inexpensive combustion state detection such as a carbon monoxide concentration detector or a flame detector is used. Since it is possible to determine an abnormality in the supply of water for hydrogen generation using the means, it is possible to reduce the cost of the fuel cell system.

本発明の実施の形態1における燃料電池システムのブロック図1 is a block diagram of a fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention. 同実施の形態の燃料電池システムの水供給の異常判断動作を示すフローチャートFlowchart showing the water supply abnormality determination operation of the fuel cell system of the embodiment 本発明の実施の形態2における燃料電池システムのブロック図Block diagram of a fuel cell system according to Embodiment 2 of the present invention 同実施の形態の燃料電池システムの水供給の異常判断動作を示すフローチャートFlowchart showing the water supply abnormality determination operation of the fuel cell system of the embodiment 従来の燃料電池システムのブロック図Block diagram of a conventional fuel cell system

第1の発明は、触媒を用いて原料ガスと水とから水素を主成分とする燃料ガスを生成する水素生成装置と、前記水素生成装置で生成された前記燃料ガスと空気を用いて発電を行なう燃料電池と、前記水素生成装置に前記原料ガスが供給され始めてから前記水素生成装置で生成された前記燃料ガスが前記燃料電池に供給されるまでは前記水素生成装置から排出されるガスを燃焼させ前記燃料ガスが前記燃料電池に供給され始めてからは前記燃料電池で消費されなかった前記燃料ガスを燃焼させて前記触媒を加熱する燃焼器と、前記水素生成装置に水を供給する改質水供給手段と、前記水素生成装置において前記燃料電池に供給可能な状態の前記燃料ガスを生成できるようになるまで前記水素生成装置から排出されるガスを前記燃料電池に供給することなく前記燃焼器に供給するための燃料バイパス手段と、前記燃焼器での燃焼状態を検知する燃焼状態検知手段と、前記水素生成装置に前記原料ガスのみを供給して前記水素生成装置から排出される前記原料ガスを前記燃料バイパス手段を通じて前記燃焼器に供給して、前記燃焼器で燃焼を開始させた後で所定条件を満た
せば前記改質水供給手段を動作させる制御部と、前記改質水供給手段を動作させてから所定時間経過するまでの間において、前記燃焼器の安定な燃焼状態が維持されていれば前記改質水供給手段から前記水素生成装置への水供給量が低下していることによる異常が発生したと判断する判断手段と、を備える燃料電池システムである。
According to a first aspect of the present invention, a hydrogen generator that generates a fuel gas mainly composed of hydrogen from a raw material gas and water using a catalyst, and power generation using the fuel gas and air generated by the hydrogen generator. The fuel cell to be performed and the gas discharged from the hydrogen generator until the fuel gas generated by the hydrogen generator is supplied to the fuel cell after the source gas is supplied to the hydrogen generator. A combustor that heats the catalyst by burning the fuel gas that has not been consumed by the fuel cell after the fuel gas starts to be supplied to the fuel cell; and reformed water that supplies water to the hydrogen generator And supplying gas discharged from the hydrogen generator until the fuel gas in a state that can be supplied to the fuel cell can be generated in the hydrogen generator. The fuel bypass means for supplying the combustor, the exhaust from the combustion state detecting means for detecting a combustion condition in the combustor, the hydrogen generator by supplying only the source gas to the hydrogen generator without the raw material gas to be supplied to the combustor through the fuel bypass means, wherein said reforming water supply means Ru to operate the control unit satisfies a predetermined condition after starting the combustion in the combustor, the Oite between from by operating the reforming water supply means until a predetermined time elapses, the water supply from the reforming water supply means if the is maintained stable combustion state of the combustor into the hydrogen generator the amount is a fuel cell system and a determination means for determining that an abnormality has occurred due to degraded.

上記構成によると、水素生成装置に原料ガスのみを供給して、水素生成装置から排出される原料ガスを燃料バイパス手段を通じて燃焼器に供給して、燃焼器で燃焼を開始させた後で、改質水供給手段を動作させて改質水供給手段が水素生成装置への水の供給を開始すると、蒸発した水により過渡的に大量の原料ガスが燃焼器に供給され、燃焼状態も過渡的に不安定となるが、その過渡的に不安定となった燃焼状態を燃焼状態検知手段で検知し、不安定となった燃焼状態を表わす検知値を基に判断手段が「水供給は異常ではない」と判断することができる。   According to the above configuration, only the source gas is supplied to the hydrogen generator, the source gas discharged from the hydrogen generator is supplied to the combustor through the fuel bypass means, and combustion is started in the combustor. When the quality water supply means is operated and the reforming water supply means starts supplying water to the hydrogen generator, a large amount of raw material gas is transiently supplied to the combustor by the evaporated water, and the combustion state is also transiently changed. Although it becomes unstable, the transiently unstable combustion state is detected by the combustion state detecting means, and the judging means is based on the detected value indicating the unstable combustion state. Can be determined.

また、水素生成装置に原料ガスのみを供給して、水素生成装置から排出される原料ガスを燃料バイパス手段を通じて燃焼器に供給して、燃焼器で燃焼を開始させた後で、改質水供給手段を動作させたが、何らかの異常により改質水供給手段から水素生成装置に水の供給ができない場合には、改質水供給手段を動作させた後も、安定した燃焼状態を維持するので、この安定した燃焼状態を燃焼状態検知手段で検知し、安定である燃焼状態を表わす検知値を基に判断手段が「水供給は異常である」と判断することができる。   Further, only the raw material gas is supplied to the hydrogen generator, the raw material gas discharged from the hydrogen generator is supplied to the combustor through the fuel bypass means, and combustion is started in the combustor, and then the reforming water is supplied. In the case where water cannot be supplied from the reforming water supply means to the hydrogen generator due to some abnormality, the stable combustion state is maintained even after the reforming water supply means is operated. This stable combustion state is detected by the combustion state detection means, and the determination means can determine that “the water supply is abnormal” based on the detected value representing the stable combustion state.

したがって、水流量センサ等の高価なセンサの代わりに、比較的安価な燃焼状態検知手段を用いて、水素生成用の水供給の異常を判断することができるので、燃料電池システムの低コスト化を実現することができる。   Therefore, it is possible to determine the abnormality of the water supply for hydrogen generation using a relatively inexpensive combustion state detection means instead of an expensive sensor such as a water flow rate sensor, thereby reducing the cost of the fuel cell system. Can be realized.

第2の発明は、第1の発明における前記燃焼状態検知手段として、前記燃焼器から排出される燃焼排ガス中の所定ガスのガス濃度を検知するガス濃度検知器を用いたものである。   In a second invention, a gas concentration detector for detecting a gas concentration of a predetermined gas in the combustion exhaust gas discharged from the combustor is used as the combustion state detection means in the first invention.

水素生成装置への水の供給が開始されると、蒸発した水により過渡的に大量の原料ガスが燃焼器に供給されるため、燃焼状態が過渡的に不安定となり、燃焼排ガス中の特定のガスの濃度が変化する。したがって、燃焼排ガス中の燃焼状態が不安定になると濃度が変化する特定のガスの濃度を検知して所定条件を満たすか否かを判定することにより、水素生成用の水供給の異常を判断できる。   When the supply of water to the hydrogen generator is started, a large amount of raw material gas is transiently supplied to the combustor by the evaporated water, so that the combustion state becomes transiently unstable and a specific amount in the combustion exhaust gas The gas concentration changes. Therefore, it is possible to determine an abnormality in water supply for hydrogen generation by detecting the concentration of a specific gas whose concentration changes when the combustion state in the combustion exhaust gas becomes unstable and determining whether or not a predetermined condition is satisfied. .

また、燃焼状態の安定・不安定を検知する燃焼状態検知手段として、燃焼で一時的に発生する一酸化炭素、燃焼器に過剰供給され燃焼されずに排出される酸素、燃焼器で燃焼されずに排出された原料ガスに含まれるメタンやプロパンなどの炭化水素系ガスの濃度を検知するガス濃度検知器を用いると、燃焼状態の安定・不安定に応じて変化するガス濃度の検知値により、判断手段で水供給が異常であるか否かを判断することができ、有用である。   Also, as combustion state detection means for detecting the stability and instability of the combustion state, carbon monoxide temporarily generated by combustion, oxygen that is excessively supplied to the combustor and discharged without being combusted, and not combusted by the combustor By using a gas concentration detector that detects the concentration of hydrocarbon gases such as methane and propane contained in the raw material gas discharged to the gas, the detection value of the gas concentration that changes according to the stability and instability of the combustion state, It is useful because the determination means can determine whether or not the water supply is abnormal.

第3の発明は、第2の発明における前記所定ガスを、一酸化炭素にしたものである。   In a third invention, the predetermined gas in the second invention is carbon monoxide.

水素生成装置への水の供給が開始されると、蒸発した水により過渡的に大量の原料ガスが燃焼器に供給されるため、燃焼状態が過渡的に不安定となり、燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度が増加する。したがって、燃焼排ガス中の一酸化炭素の濃度が所定濃度以上であれば、蒸発した水により過渡的に大量の原料ガスが燃焼器に供給されて、燃焼状態が過渡的に不安定となり、燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度が増加したと推測できるので、水供給が正常と判断でき、逆に、燃焼排ガス中の一酸化炭素の濃度が所定濃度未満であれば、燃焼が安定状態を維持しているので、水供給が異常であると判断できる。   When the supply of water to the hydrogen generator is started, a large amount of raw material gas is transiently supplied to the combustor by the evaporated water, so that the combustion state becomes transiently unstable and monoxide in the combustion exhaust gas Carbon concentration increases. Therefore, if the concentration of carbon monoxide in the combustion exhaust gas is equal to or higher than the predetermined concentration, a large amount of raw material gas is transiently supplied to the combustor by the evaporated water, and the combustion state becomes transiently unstable. It can be assumed that the concentration of carbon monoxide in the fuel has increased, so it can be determined that the water supply is normal, and conversely, if the concentration of carbon monoxide in the combustion exhaust gas is less than the predetermined concentration, the combustion remains stable. Therefore, it can be determined that the water supply is abnormal.

第4の発明は、第2の発明における前記所定ガスを、原料ガスに含まれるメタンまたはプロパンの炭化水素系ガスにしたものである。   In a fourth invention, the predetermined gas in the second invention is a methane or propane hydrocarbon-based gas contained in a raw material gas.

水素生成装置への水の供給が開始されると、蒸発した水により過渡的に大量の原料ガスが燃焼器に供給されるため、燃焼状態が過渡的に不安定となり、原料ガスの一部が未燃のまま排出されるので、燃焼排ガス中のメタンまたはプロパンの炭化水素系ガスが増加する。したがって、燃焼排ガス中のメタンまたはプロパンの炭化水素系ガスの濃度が所定濃度以上であれば、蒸発した水により過渡的に大量の原料ガスが燃焼器に供給されて、燃焼状態が過渡的に不安定となり、燃焼排ガス中のメタンまたはプロパンの炭化水素系ガスの濃度が増加したと推測できるので、水供給が正常と判断でき、逆に、燃焼排ガス中のメタンまたはプロパンの炭化水素系ガスの濃度が所定濃度未満であれば、燃焼が安定状態を維持しているので、水供給が異常であると判断できる。   When the supply of water to the hydrogen generator is started, a large amount of source gas is transiently supplied to the combustor by the evaporated water, so that the combustion state becomes transiently unstable, and a part of the source gas is Since it is discharged unburned, the methane or propane hydrocarbon gas in the combustion exhaust gas increases. Therefore, if the concentration of the methane or propane hydrocarbon gas in the combustion exhaust gas is equal to or higher than the predetermined concentration, a large amount of source gas is transiently supplied to the combustor by the evaporated water, and the combustion state is transiently inactivated. It can be estimated that the concentration of methane or propane hydrocarbon gas in the combustion exhaust gas has increased, so it can be determined that the water supply is normal, and conversely, the concentration of methane or propane hydrocarbon gas in the combustion exhaust gas Is less than the predetermined concentration, it can be determined that the water supply is abnormal because the combustion is maintained in a stable state.

第5の発明は、第3または第4の発明における前記判断手段が、前記改質水供給手段を動作させてから所定時間経過するまでの間における前記ガス濃度の最大値が所定濃度値より小さい場合は、前記改質水供給手段から前記水素生成装置への水供給量が低下していることによる異常が発生したと判断するものである。 According to a fifth aspect of the present invention, the maximum value of the gas concentration is less than a predetermined concentration value after the determination unit in the third or fourth aspect of the invention operates the reforming water supply unit until a predetermined time elapses. In this case, it is determined that an abnormality has occurred due to a decrease in the amount of water supplied from the reforming water supply means to the hydrogen generator.

燃焼状態検知手段として、燃焼器から排出される燃焼排ガス中の一酸化炭素、または、メタンまたはプロパンの炭化水素系ガスの濃度を検知するガス濃度検知器を用いた場合は、判断手段に、改質水供給手段を動作させてから所定時間経過するまでの間におけるガス濃度の最大値が所定濃度値より小さい場合は、改質水供給手段から水素生成装置への水供給が異常であると判断させ、改質水供給手段を動作させてから所定時間経過するまでの間におけるガス濃度の最大値が所定濃度値以上である場合は、改質水供給手段から水素生成装置への水供給が正常であると判断させることができる。   If a gas concentration detector that detects the concentration of carbon monoxide or methane or propane hydrocarbon gas in the flue gas discharged from the combustor is used as the combustion state detection means, If the maximum value of the gas concentration from when the quality water supply means is operated until a predetermined time elapses is smaller than the predetermined concentration value, it is determined that the water supply from the reforming water supply means to the hydrogen generator is abnormal. If the maximum gas concentration from when the reforming water supply means is operated until a predetermined time elapses is equal to or greater than the predetermined concentration value, water supply from the reforming water supply means to the hydrogen generator is normal. It can be judged that.

第6の発明は、第2の発明における前記所定ガスを、酸素にしたものである。   In a sixth aspect of the invention, the predetermined gas in the second aspect of the invention is oxygen.

水素生成装置への水の供給が開始されると、蒸発した水により過渡的に大量の原料ガスが燃焼器に供給されるため、原料ガスの燃焼に必要な酸素が不足し、過渡的に酸素濃度が低下する。したがって、燃焼排ガス中の酸素濃度が所定濃度以下まで低下すれば、蒸発した水により過渡的に大量の原料ガスが燃焼器に供給されて、燃焼状態が過渡的に不安定となり、燃焼排ガス中の酸素濃度が低下したと推測できるので、水供給が正常と判断でき、逆に、燃焼排ガス中の酸素濃度が所定濃度を超えていれば、燃焼が安定状態を維持しているので、水供給量が低下することによる異常が発生したと判断できる。 When the supply of water to the hydrogen generator is started, a large amount of raw material gas is transiently supplied to the combustor by the evaporated water, so that the oxygen necessary for the combustion of the raw material gas is insufficient and transient oxygen The concentration decreases. Therefore, if the oxygen concentration in the combustion exhaust gas decreases to a predetermined concentration or less, a large amount of raw material gas is transiently supplied to the combustor by the evaporated water, and the combustion state becomes transiently unstable. Since it can be assumed that the oxygen concentration has decreased, it can be determined that the water supply is normal, and conversely, if the oxygen concentration in the combustion exhaust gas exceeds the predetermined concentration, the combustion is maintained in a stable state, so the water supply amount It can be determined that an abnormality has occurred due to a drop in the .

第7の発明は、第6の発明における前記判断手段が、前記改質水供給手段を動作させてから所定時間経過するまでの間における前記ガス濃度の最小値が所定濃度値より大きい場合は、前記改質水供給手段から前記水素生成装置への水供給量が低下することによる異常が発生したと判断するものである。 According to a seventh aspect of the present invention, when the determination unit according to the sixth aspect of the present invention has a minimum value of the gas concentration greater than a predetermined concentration value after a predetermined time elapses after the reforming water supply unit is operated, It is determined that an abnormality has occurred due to a decrease in the amount of water supplied from the reforming water supply means to the hydrogen generator.

燃焼状態検知手段として、燃焼器から排出される燃焼排ガス中の酸素の濃度を検知するガス濃度検知器を用いた場合は、判断手段に、改質水供給手段を動作させてから所定時間経過するまでの間におけるガス濃度の最小値が所定濃度値より大きい場合は、改質水供給手段から水素生成装置への水供給が異常であると判断させ、改質水供給手段を動作させてから所定時間経過するまでの間におけるガス濃度の最小値が所定濃度値以下である場合は、改質水供給手段から水素生成装置への水供給が正常であると判断させることができる。   When a gas concentration detector that detects the concentration of oxygen in the combustion exhaust gas discharged from the combustor is used as the combustion state detection means, a predetermined time elapses after the reforming water supply means is operated as the determination means. If the minimum value of the gas concentration is higher than the predetermined concentration value, it is determined that the water supply from the reforming water supply unit to the hydrogen generator is abnormal and the reforming water supply unit is operated before the predetermined value. When the minimum value of the gas concentration until the elapse of time is equal to or less than the predetermined concentration value, it can be determined that the water supply from the reforming water supply means to the hydrogen generator is normal.

第8の発明は、第1の発明における前記燃焼状態検知手段として、前記燃焼器での火炎
を検知して電流を出力する火炎検知器を用い、前記判断手段が、前記改質水供給手段を動作させてから所定時間経過するまでの間における前記火炎検知器の出力電流の最小値が所定値より大きい場合は、前記改質水供給手段から前記水素生成装置への水供給量が低下することによる異常が発生したと判断するものである。
An eighth invention uses a flame detector that detects a flame in the combustor and outputs a current as the combustion state detection means in the first invention, and the determination means uses the reformed water supply means. When the minimum value of the output current of the flame detector after the operation until a predetermined time elapses is greater than a predetermined value, the amount of water supplied from the reforming water supply means to the hydrogen generator decreases. It is determined that an abnormality has occurred .

水素生成装置への水の供給が開始されると、蒸発した水により過渡的に大量の原料ガスが燃焼器に供給されるため、火炎が燃焼器から浮いた状態になり、火炎検知器の出力電流が低下する。逆に、水素生成装置への水の供給がないため、過渡的な大量の原料ガス供給がない場合は、火炎は燃焼器に安定して形成され、火炎検知器の出力電流も安定する。したがって、改質水供給手段を動作させてから所定時間経過するまでの間における火炎検知器の出力電流の最小値が所定値より大きい場合は、改質水供給手段から水素生成装置への水供給が異常であると判断することができ、逆に、改質水供給手段を動作させてから所定時間経過するまでの間における火炎検知器の出力電流の最小値が所定値以下である場合は、改質水供給手段から水素生成装置への水供給が正常であると判断することができる。   When the supply of water to the hydrogen generator is started, a large amount of raw material gas is transiently supplied to the combustor by the evaporated water, so that the flame floats from the combustor and the output of the flame detector Current decreases. Conversely, since there is no supply of water to the hydrogen generator, a flame is stably formed in the combustor and the output current of the flame detector is also stable when there is no transient large amount of source gas supply. Therefore, if the minimum value of the output current of the flame detector after the reforming water supply means is operated until a predetermined time has elapsed is greater than the predetermined value, water supply from the reforming water supply means to the hydrogen generator If the minimum value of the output current of the flame detector after the predetermined time elapses after operating the reforming water supply means is less than the predetermined value, It can be determined that the water supply from the reforming water supply means to the hydrogen generator is normal.

また、燃焼状態の安定・不安定を検知する燃焼状態検知手段として、燃焼器での火炎を検知する火炎検知器を用いると、水供給開始に伴う過渡的な大量の原料ガス供給があるときには火炎が燃焼器から浮いた状態になり火炎検知器の出力電流が低下し、過渡的な大量の原料ガス供給がないときには火炎は燃焼器に安定して形成され火炎検知器の出力電流も安定するため、燃焼状態の安定・不安定に応じて変化する検知値である火炎検知器の出力信号により判断手段で水供給が異常であるか否かを判断することができ、有用である。   In addition, if a flame detector that detects the flame in the combustor is used as a combustion state detection means for detecting the stability and instability of the combustion state, when there is a large amount of raw material gas supply accompanying the start of water supply, the flame The flame detector floats from the combustor and the output current of the flame detector decreases. When there is no supply of a large amount of raw material gas, the flame is stably formed in the combustor and the output current of the flame detector is also stable. This is useful because it is possible to determine whether or not the water supply is abnormal by the determination means based on the output signal of the flame detector, which is a detection value that changes according to the stability and instability of the combustion state.

第9の発明は、第1から第8の発明において、前記判断手段が前記改質水供給手段から前記水素生成装置への水供給量が低下することによる異常が発生したと判断した場合に、前記水素生成装置を停止するものであり、改質水供給手段から水素生成装置への水供給が異常である場合に、その異常を検知して水素生成装置(と水素生成装置の動作に関連する周辺機器)を停止するので、燃料電池システムの利用者が、燃料電池システムの異常停止に気付いて、サービス会社に連絡して、サービスマンによる点検、故障診断、部品交換、故障修理などの対応をとることができ、燃料電池の発電ができないにも関わらず原料を無駄に燃焼させたり、水素生成装置とその周辺機器を動作させる電力を無駄にしたり、触媒等の材料を異常劣化させたりすることを防止できる。 According to a ninth aspect, in the first to eighth aspects, when the determination unit determines that an abnormality has occurred due to a decrease in the amount of water supplied from the reforming water supply unit to the hydrogen generator, The hydrogen generator is stopped, and when the water supply from the reforming water supply means to the hydrogen generator is abnormal, the abnormality is detected and related to the operation of the hydrogen generator (and the hydrogen generator). Peripheral equipment) will be stopped, so the user of the fuel cell system will notice that the fuel cell system has stopped abnormally and contact the service company to perform inspections, failure diagnosis, parts replacement, failure repair, etc. Although the fuel cell cannot generate power, the raw materials are burned wastefully, the power used to operate the hydrogen generator and its peripheral devices is wasted, and the materials such as the catalyst are abnormally deteriorated. It can be prevented.

第10の発明は、第1から第9の発明に加えて、前記燃料電池システムの運転状態を表示する表示器を備え、前記判断手段が前記改質水供給手段から前記水素生成装置への水供給量が低下することによる異常が発生したと判断した場合に、前記表示器に前記改質水供給手段から前記水素生成装置への水供給が異常であることを表わす表示を行なうものであり、改質水供給手段から水素生成装置への水供給が異常であることを、表示器の表示により、燃料電池システムの利用者またはサービスマンが知ることができ、サービスマンによる点検、故障診断、部品交換、故障修理などの対応を無駄なく迅速に行うことができる。 A tenth aspect of the invention includes, in addition to the first to ninth aspects, a display for displaying the operating state of the fuel cell system, wherein the judging means supplies water from the reforming water supply means to the hydrogen generator. When it is determined that an abnormality has occurred due to a decrease in the supply amount , the display indicates that the water supply from the reforming water supply means to the hydrogen generator is abnormal. The fuel cell system user or service person can know from the display that the water supply from the reforming water supply means to the hydrogen generator is abnormal. Responses such as replacement and fault repair can be performed quickly and without waste.

第11の発明は、触媒を用いて原料ガスと水とから水素を主成分とする燃料ガスを生成する水素生成装置と、前記水素生成装置で生成された前記燃料ガスと空気を用いて発電を行なう燃料電池と、前記水素生成装置に前記原料ガスが供給され始めてから前記水素生成装置で生成された前記燃料ガスが前記燃料電池に供給されるまでは前記水素生成装置から排出されるガスを燃焼させ前記燃料ガスが前記燃料電池に供給され始めてからは前記燃料電池で消費されなかった前記燃料ガスを燃焼させて前記触媒を加熱する燃焼器と、前記水素生成装置に水を供給する改質水供給手段と、前記水素生成装置において前記燃料電池に供給可能な状態の前記燃料ガスを生成できるようになるまで前記水素生成装置から排出されるガスを前記燃料電池に供給することなく前記燃焼器に供給するための燃料バイパス手段と、前記燃焼器での燃焼状態を検知する燃焼状態検知手段とを備えた燃料電池システム
の運転方法であって、前記水素生成装置に前記原料ガスのみを供給して前記水素生成装置から排出される前記原料ガスを前記燃料バイパス手段を通じて前記燃焼器に供給して燃焼させる原料ガス燃焼工程と、前記原料ガス燃焼工程における前記原料ガスの供給と前記水素生成装置から排出されるガスの前記燃焼器での燃焼を続けながら前記改質水供給手段による前記水素生成装置への水供給動作を開始する水供給開始工程と、前記改質水供給手段による前記水供給動作の開始から所定時間経過するまでの間において、前記燃焼器の安定な燃焼状態が維持されていれば前記改質水供給手段から前記水素生成装置への水供給量が低下していることによる異常が発生したと判断する判断工程を有する燃料電池システムの運転方法である。
In an eleventh aspect of the invention, a hydrogen generator that generates a fuel gas mainly composed of hydrogen from a raw material gas and water using a catalyst, and power generation using the fuel gas and air generated by the hydrogen generator. The fuel cell to be performed and the gas discharged from the hydrogen generator until the fuel gas generated by the hydrogen generator is supplied to the fuel cell after the source gas is supplied to the hydrogen generator. reforming water supply and a combustor for heating said catalyst by burning the fuel gas not consumed, the water to the hydrogen generator in the fuel cell from the fuel gas starts to be supplied to the fuel cell is Supply means and gas discharged from the hydrogen generator until the fuel gas in a state that can be supplied to the fuel cell in the hydrogen generator can be generated. A fuel cell system operating method comprising: fuel bypass means for supplying to the combustor without combustion; and combustion state detection means for detecting the combustion state in the combustor, wherein the hydrogen generator A raw material gas combustion step of supplying only the raw material gas and discharging the raw material gas discharged from the hydrogen generator to the combustor through the fuel bypass means, and supplying the raw material gas in the raw material gas combustion step And a water supply start step for starting a water supply operation to the hydrogen generator by the reforming water supply means while continuing combustion in the combustor of the gas discharged from the hydrogen generator, and the reformed water supply Oite between the start of the water supply operation by means until a predetermined time elapses, the from the reforming water supply means if a stable combustion state of the combustor is maintained Water supply to hydrogen generating device is an operating method of a fuel cell system having a determination step of determining that the abnormality due to have decreased occurs.

本運転方法によると、原料ガス燃焼工程から水供給開始工程に工程が移行することにより、蒸発した水により過渡的に大量の原料ガスが燃焼器に供給され、燃焼状態も過渡的に不安定となるが、次工程の判断工程において、その過渡的に不安定となった燃焼状態を燃焼状態検知手段で検知し、不安定となった燃焼状態を表わす検知値を基に「水供給は異常ではない」と判断することができる。   According to this operation method, the process shifts from the raw material gas combustion process to the water supply start process, so that a large amount of raw material gas is transiently supplied to the combustor by the evaporated water, and the combustion state is also transiently unstable. However, in the judgment process of the next process, the combustion state that has become transiently unstable is detected by the combustion state detection means, and based on the detected value that represents the unstable combustion state, It can be judged that there is no.

また、水供給開始工程において改質水供給の水供給動作を開始したときに何らかの異常により水素生成装置への水供給ができない場合には、水供給動作の開始の後に大量の原料ガスが燃焼器に供給されることはないため、燃焼状態も安定であるが、次工程の判断工程において、この安定した燃焼状態を燃焼状態検知手段で検知し、安定である燃焼状態を表わす検知値を基に判断手段が「水供給は異常である」と判断することができる。   In addition, if water supply to the hydrogen generator cannot be performed due to some abnormality when the water supply operation for reforming water supply is started in the water supply start process, a large amount of raw material gas is combusted after the water supply operation is started. However, the combustion state is also stable, but in the next determination step, this stable combustion state is detected by the combustion state detection means, and based on the detected value representing the stable combustion state. The determination means can determine that “the water supply is abnormal”.

したがって、水流量センサ等の高価なセンサの代わりに、比較的安価な燃焼状態検知手段を用いて、水素生成用の水供給の異常を判断することができるので、燃料電池システムの低コスト化を実現することができる。   Therefore, it is possible to determine the abnormality of the water supply for hydrogen generation using a relatively inexpensive combustion state detection means instead of an expensive sensor such as a water flow rate sensor, thereby reducing the cost of the fuel cell system. Can be realized.

第12の発明は、第11の発明に加えて、前記燃料電池システムの運転状態を表示する表示器をさらに備える前記燃料電池システムの運転方法であって、前記判断工程において前記改質水供給手段から前記水素生成装置への水供給量が低下していることによる異常が発生したことを判断したときには、前記異常を表わす表示を行なう表示工程をさらに備えるものであり、改質水供給手段から水素生成装置への水供給が異常であることを、表示器の表示により、燃料電池システムの利用者またはサービスマンが知ることができ、サービスマンによる点検、故障診断、部品交換、故障修理などの対応を無駄なく迅速に行うことができる。 A twelfth aspect of the invention is the operation method of the fuel cell system, further comprising an indicator for displaying an operation state of the fuel cell system in addition to the eleventh aspect, wherein the reforming water supply means is provided in the determination step. When a determination is made that an abnormality has occurred due to a decrease in the amount of water supplied to the hydrogen generator, a display step for displaying the abnormality is further provided. The fuel cell system user or service person can know that the water supply to the generator is abnormal by the display on the display, and the service person can perform inspections, trouble diagnosis, parts replacement, trouble repair, etc. Can be done quickly without waste.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって、本発明が限定されるものではない。また、先に説明した実施の形態と同一構成については、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. The same reference numerals are given to the same components as those of the above-described embodiment, and the detailed description thereof is omitted.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention.

図1に示すように、本実施の形態における燃料電池システムは、触媒を用いて都市ガスやプロパンガスなどの炭化水素系の原料ガスを水蒸気改質して水素を主成分とする燃料ガスを生成する水素生成装置1と、水素生成装置1で生成された燃料ガスと空気が供給されて発電を行なう燃料電池2と、水素生成装置1に含まれる触媒を加熱するバーナ3と、水素生成装置1に供給する原料ガスを通流させる原料ガス供給流路4と、水素生成装置1に供給する水を通流させる改質水供給流路5と、水素生成装置1に水を供給する改質水ポンプ6と、水素生成装置1で生成された燃料ガスを燃料電池2に供給する燃料ガス供給流路
7と、燃料電池2での発電に使用しなかった燃料ガスを排出する燃料ガス排出流路8と、燃料ガス供給流路7の途中から分岐して燃料ガス排出流路8に合流するバイパス流路9と、各々の流路7,8,9を通流する燃料ガスの供給・遮断を行なう電磁弁10,11,12と、バーナ3に燃焼用空気を供給する燃焼ファン13と、バーナ3から排出される燃焼排ガス中の一酸化炭素の濃度を検知する一酸化炭素濃度検知器14と、燃焼排ガスを系外に排出する燃焼排ガス流路15と、水素生成装置1の一連の運転を制御する制御部16と、一酸化炭素濃度検知器14の濃度により水供給が異常であるか否かを判断する判断手段17と、燃料電池システムの運転状態を表示する表示器18を備える。
As shown in FIG. 1, the fuel cell system in the present embodiment generates a fuel gas mainly composed of hydrogen by steam reforming a hydrocarbon-based raw material gas such as city gas or propane gas using a catalyst. A hydrogen generator 1 that performs the power generation by supplying the fuel gas and air generated by the hydrogen generator 1, a burner 3 that heats the catalyst included in the hydrogen generator 1, and the hydrogen generator 1 A raw material gas supply channel 4 through which the raw material gas supplied to the hydrogen generator 1 flows, a reformed water supply channel 5 through which water supplied to the hydrogen generator 1 flows, and a reformed water that supplies water to the hydrogen generator 1 A pump 6, a fuel gas supply flow path 7 for supplying the fuel gas generated by the hydrogen generator 1 to the fuel cell 2, and a fuel gas discharge flow path for discharging the fuel gas not used for power generation in the fuel cell 2 8 and from the middle of the fuel gas supply channel 7 A bypass flow path 9 that merges with the fuel gas discharge flow path 8, electromagnetic valves 10, 11, 12 that supply and shut off the fuel gas flowing through the flow paths 7, 8, 9, and the burner 3 A combustion fan 13 for supplying combustion air to the combustion chamber, a carbon monoxide concentration detector 14 for detecting the concentration of carbon monoxide in the combustion exhaust gas discharged from the burner 3, and a combustion exhaust gas flow for discharging the combustion exhaust gas outside the system A control unit 16 that controls a series of operations of the channel 15, the hydrogen generator 1, a determination unit 17 that determines whether the water supply is abnormal based on the concentration of the carbon monoxide concentration detector 14, and a fuel cell system The display 18 which displays the driving | operation state of is provided.

なお、本実施の形態における構成部材としてのバーナ3、改質水ポンプ6は、各々、燃焼器、改質水供給手段の具体的な実施の一例であり、本実施の形態における構成部材としての一酸化炭素濃度検知器14は、燃焼状態検知手段としてのガス濃度検知器の具体的な実施の一例である。   The burner 3 and the reforming water pump 6 as constituent members in the present embodiment are examples of specific implementations of the combustor and the reforming water supply unit, respectively. The carbon monoxide concentration detector 14 is an example of a concrete implementation of a gas concentration detector as a combustion state detection means.

また、本実施の形態における構成部材としての燃料ガス供給流路7と、燃料ガス排出流路8と、バイパス流路9と、電磁弁10,11,12は、燃料バイパス手段の具体的な実施の一例である。   Further, the fuel gas supply flow path 7, the fuel gas discharge flow path 8, the bypass flow path 9, and the electromagnetic valves 10, 11, and 12 as constituent members in the present embodiment are specific implementations of the fuel bypass means. It is an example.

本実施の形態における燃料電池システムは、触媒を用いて、原料ガス供給流路4から供給される都市ガスやプロパンガスなどの炭化水素系の原料ガスと、改質水供給流路5から供給される水とから、水素を主成分とする燃料ガスを生成する水素生成装置1と、水素生成装置1で生成され燃料ガス供給流路7から供給された燃料ガスと、空気供給手段(図示せず)から供給された空気に含まれる酸素とを用いて発電を行なう燃料電池2と、燃焼ファン13により燃焼用空気が供給され、水素生成装置1に原料ガスが供給され始めてから水素生成装置1で生成された燃料ガスが燃料電池2に供給されるまでは水素生成装置1から排出されるガスを燃焼ファン13により供給された燃焼用空気を用いて燃焼させ、燃料ガスが燃料電池2に供給され始めてからは燃料電池2で消費されなかった燃料ガスを燃焼ファン13により供給された燃焼用空気を用いて燃焼させて水素生成装置1内の触媒を加熱するバーナ(燃焼器)3と、改質水供給流路5に設けられ水素生成装置1に水を供給する改質水ポンプ(改質水供給手段)6と、水素生成装置1において燃料電池2に供給可能な状態の燃料ガスを生成できるようになるまで水素生成装置1から排出されるガスを燃料電池2に供給することなくバーナ(燃焼器)3に供給するための燃料バイパス手段(燃料ガス供給流路7と、燃料電池2での発電に使用しなかった燃料ガスを排出してバーナ(燃焼器)3に供給する燃料ガス排出流路8と、燃料ガス供給流路7の途中から分岐して燃料ガス排出流路8に合流するバイパス流路9と、燃料ガス供給流路7におけるバイパス流路9への分岐点より燃料電池2側の燃料ガス供給流路7に設けられた電磁弁10と、燃料ガス排出流路8におけるバイパス流路9との合流点より燃料電池2側の燃料ガス排出流路8に設けられた電磁弁11と、バイパス流路8に設けられた電磁弁12)と、バーナ(燃焼器)3の燃焼排ガスを系外に排出する燃焼排ガス流路15に設けられバーナ(燃焼器)3から排出される燃焼排ガス中の一酸化炭素の濃度を検知することによりバーナ(燃焼器)3での燃焼状態を検知する一酸化炭素濃度検知器(燃焼状態検知手段)14と、制御部16と、燃料電池システムの運転状態を表示する表示器18とを備える。   The fuel cell system in the present embodiment is supplied from a reforming water supply channel 5 and a hydrocarbon-based source gas such as city gas or propane gas supplied from the source gas supply channel 4 using a catalyst. A hydrogen generating device 1 for generating a fuel gas mainly composed of hydrogen from the water, a fuel gas generated by the hydrogen generating device 1 and supplied from the fuel gas supply flow path 7, and an air supply means (not shown) The fuel cell 2 that generates power using oxygen contained in the air supplied from the above) and the combustion air is supplied by the combustion fan 13 and the hydrogen generator 1 starts supplying the source gas to the hydrogen generator 1. Until the generated fuel gas is supplied to the fuel cell 2, the gas discharged from the hydrogen generator 1 is burned using the combustion air supplied by the combustion fan 13, and the fuel gas is supplied to the fuel cell 2. Beginning A burner (combustor) 3 that heats the catalyst in the hydrogen generator 1 by combusting fuel gas that has not been consumed in the fuel cell 2 by using combustion air supplied by the combustion fan 13, and reforming A reformed water pump (reformed water supply means) 6 that is provided in the water supply channel 5 and supplies water to the hydrogen generator 1 and a fuel gas that can be supplied to the fuel cell 2 in the hydrogen generator 1 can be generated. In order to supply the gas discharged from the hydrogen generator 1 to the burner (combustor) 3 without supplying it to the fuel cell 2 until it becomes (fuel gas supply flow path 7 and fuel cell 2 A fuel gas discharge passage 8 that discharges fuel gas that has not been used for power generation and supplies the burner (combustor) 3 to the fuel gas discharge passage 8 branches from the middle of the fuel gas supply passage 7. Bypass passage 9 and fuel gas supply The fuel cell from the junction of the solenoid valve 10 provided in the fuel gas supply channel 7 on the fuel cell 2 side from the branch point to the bypass channel 9 in the path 7 and the bypass channel 9 in the fuel gas discharge channel 8 Combustion exhaust gas flow for discharging the combustion exhaust gas of the burner (combustor) 3 from the electromagnetic valve 11 provided in the fuel gas discharge flow path 8 on the second side, the electromagnetic valve 12 provided in the bypass flow path 8) A carbon monoxide concentration detector (combustion) that detects the state of combustion in the burner (combustor) 3 by detecting the concentration of carbon monoxide in the combustion exhaust gas provided in the passage 15 and discharged from the burner (combustor) 3. (State detection means) 14, a control unit 16, and a display 18 that displays the operation state of the fuel cell system.

制御部16は、水素生成装置1に原料ガスのみを供給して水素生成装置1から排出される原料ガスを燃料バイパス手段を通じてバーナ(燃焼器)3に供給して、バーナ(燃焼器)3で燃焼を開始させた後で触媒の温度が所定温度に達するなどの所定条件を満たせば改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させ、改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間経過するまでの間における一酸化炭素濃度検知器(燃焼状態検知手段)14が検知する検知値(バーナ(燃焼器)3から排出される燃焼排ガス中の一酸化炭素の濃度の検知値)が所定条件(200ppm以上)を満たすか満たさないかで、改質水ポ
ンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1への水供給が異常であるか否かを判断(燃焼排ガス中の一酸化炭素の濃度の検知値が、200ppm以上になることがあれば正常、200ppm未満の状態を維持していれば異常と判断)する判断手段17を有する。そして、制御部16は、判断手段17により、改質水ポンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1への水供給が異常であると判断した場合は、表示器18に、水供給が異常であることを表わす表示をさせ、水素生成装置1と水素生成装置1の動作に関連する改質水ポンプ(改質水供給手段)6や燃焼ファン13等の周辺機器の運転を停止すると共に、例えば、原料ガス供給流路4を電磁弁(図示せず)で閉鎖して、水素生成装置1への原料ガスの供給を停止する。
The control unit 16 supplies only the source gas to the hydrogen generator 1 and supplies the source gas discharged from the hydrogen generator 1 to the burner (combustor) 3 through the fuel bypass means. If a predetermined condition such that the temperature of the catalyst reaches a predetermined temperature after starting combustion is satisfied, the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated, and the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated. The detected value (the carbon monoxide in the combustion exhaust gas discharged from the burner (combustor) 3) detected by the carbon monoxide concentration detector (combustion state detection means) 14 after the operation of Whether or not the water supply from the reforming water pump (reforming water supply means) 6 to the hydrogen generator 1 is abnormal is determined based on whether or not the detected value of the concentration satisfies a predetermined condition (200 ppm or more). (Concentration of carbon monoxide in combustion exhaust gas Detection value has a determination means 17 which normally if there is be more than 200ppm, if the remains of less than 200ppm abnormality determination) to. When the control unit 16 determines that the water supply from the reforming water pump (reforming water supply unit) 6 to the hydrogen generator 1 is abnormal by the determination unit 17, the control unit 16 supplies the water to the display unit 18. Is displayed, and the operation of the peripheral devices such as the hydrogen generator 1 and the reforming water pump (reforming water supply means) 6 and the combustion fan 13 related to the operation of the hydrogen generator 1 is stopped. At the same time, for example, the source gas supply flow path 4 is closed by a solenoid valve (not shown), and the supply of the source gas to the hydrogen generator 1 is stopped.

以上のように構成された本実施の形態の燃料電池システムについて、以下、その動作を説明する。   The operation of the fuel cell system of the present embodiment configured as described above will be described below.

水素生成装置1には、原料ガス供給流路4を通じて、原料ガスとして、予め脱硫触媒等で付臭成分を除去した都市ガスが供給される。また、改質水ポンプ(改質水供給手段)6により改質水供給流路5を通じて水が、水素生成装置1に供給される。そして、水素生成装置1では、供給された原料ガスと水とを触媒上で反応させることにより、水素を主成分とする燃料ガスを生成する。   The hydrogen generator 1 is supplied with a city gas from which an odorous component has been previously removed by a desulfurization catalyst or the like as a source gas through the source gas supply channel 4. In addition, water is supplied to the hydrogen generator 1 through the reformed water supply channel 5 by the reformed water pump (reformed water supply means) 6. And in the hydrogen production | generation apparatus 1, the fuel gas which has hydrogen as a main component is produced | generated by making the supplied raw material gas and water react on a catalyst.

一方、燃料電池2は、水素生成装置1で生成され燃料ガス供給流路7から供給された燃料ガスと、空気供給手段(図示せず)から供給された空気に含まれる酸素とを電気化学的に反応させることにより発電を行なう。燃料電池2での発電に使用しなかった(発電で消費されなかった)燃料ガスは、燃料ガス排出流路8から排出されてバーナ(燃焼器)3に供給される。   On the other hand, the fuel cell 2 electrochemically combines the fuel gas generated by the hydrogen generator 1 and supplied from the fuel gas supply flow path 7 with the oxygen contained in the air supplied from the air supply means (not shown). Electricity is generated by reacting with. The fuel gas not used for power generation in the fuel cell 2 (not consumed in power generation) is discharged from the fuel gas discharge flow path 8 and supplied to the burner (combustor) 3.

そして、バーナ(燃焼器)3は、燃料ガス排出流路8から供給された燃料ガスを、燃焼ファン13により供給された燃焼用空気を用いて燃焼させて、水素生成装置1内の触媒を高温に保持する。バーナ(燃焼器)3の燃焼排ガスは、燃焼排ガス流路15を通じて系外に排出される。   Then, the burner (combustor) 3 burns the fuel gas supplied from the fuel gas discharge passage 8 using the combustion air supplied by the combustion fan 13 to heat the catalyst in the hydrogen generator 1 at a high temperature. Hold on. The combustion exhaust gas from the burner (combustor) 3 is discharged out of the system through the combustion exhaust gas passage 15.

しかしながら、水素生成装置1の起動時には、触媒の温度が十分に昇温されていないため、触媒としての機能を十分に果たすことができず、水素生成装置1から排出される燃料ガスには、高濃度の一酸化炭素濃度が含まれる。   However, since the temperature of the catalyst is not sufficiently raised when the hydrogen generator 1 is started up, the function as a catalyst cannot be sufficiently achieved, and the fuel gas discharged from the hydrogen generator 1 has a high value. The concentration of carbon monoxide is included.

高濃度の一酸化炭素濃度は、燃料電池2の触媒性能を低下させるため、改質水ポンプ(改質水供給手段)6による水素生成装置1への水の供給を、水素生成装置1への原料ガスの供給より遅らせ、しばらくの間は、電磁弁10,11を閉状態、電磁弁12を開状態にして、バイパス流路9を開通させて、水素生成装置1から排出されるガスを、燃料電池2に供給することなくバーナ(燃焼器)3に供給する。   Since the high concentration of carbon monoxide reduces the catalytic performance of the fuel cell 2, the supply of water to the hydrogen generator 1 by the reforming water pump (reformed water supply means) 6 is supplied to the hydrogen generator 1. Delaying from the supply of the raw material gas, for a while, the electromagnetic valves 10 and 11 are closed, the electromagnetic valve 12 is opened, the bypass passage 9 is opened, and the gas discharged from the hydrogen generator 1 is The fuel is supplied to the burner (combustor) 3 without being supplied to the fuel cell 2.

バーナ(燃焼器)3は、燃料ガス排出流路8から供給されたガスを燃焼ファン13により供給された燃焼用空気を用いて燃焼させて、水素生成装置1内の触媒を加熱し、水素生成装置1内の触媒の温度が所定温度まで上昇すると、改質水ポンプ(改質水供給手段)6が水素生成装置1への水の供給を開始する。なお、水素生成装置1に水の供給を開始した時に、熱で蒸発した水(水蒸気)により過渡的に大量の原料ガスが燃焼器に供給され、燃焼状態も過渡的に不安定となります。   The burner (combustor) 3 burns the gas supplied from the fuel gas discharge passage 8 using the combustion air supplied by the combustion fan 13 to heat the catalyst in the hydrogen generator 1 to generate hydrogen. When the temperature of the catalyst in the apparatus 1 rises to a predetermined temperature, the reforming water pump (reforming water supply means) 6 starts supplying water to the hydrogen generator 1. When water supply to the hydrogen generator 1 is started, a large amount of raw material gas is transiently supplied to the combustor by the water (water vapor) evaporated by heat, and the combustion state becomes transiently unstable.

やがて、水素生成装置1により生成される燃料ガス中の一酸化炭素が、燃料電池2の触媒性能を低下させない濃度まで十分低下すると、遮断弁10,11を開、遮断弁12を閉とすることにより、バイパス流路9を閉鎖し、燃料ガスを燃料ガス供給流路7を通じて燃
料電池2に供給する。
Eventually, when the carbon monoxide in the fuel gas generated by the hydrogen generator 1 is sufficiently reduced to a concentration that does not reduce the catalytic performance of the fuel cell 2, the shutoff valves 10 and 11 are opened and the shutoff valve 12 is closed. Thus, the bypass channel 9 is closed and the fuel gas is supplied to the fuel cell 2 through the fuel gas supply channel 7.

また、燃焼排ガス流路15に配された一酸化炭素濃度検知器14は、燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度を監視しており、制御部16の判断手段17は、改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間経過するまでの間における一酸化炭素濃度検知器14が検知する燃焼排ガス中の一酸化炭素の濃度の検知値が、200ppm未満の状態を維持していれば異常と判断して、表示器18に、水供給が異常であることを表わす表示をさせ、水素生成装置1と水素生成装置1の動作に関連する改質水ポンプ(改質水供給手段)6や燃焼ファン13等の周辺機器の運転を停止すると共に、例えば、原料ガス供給流路4を電磁弁(図示せず)で閉鎖して、水素生成装置1への原料ガスの供給を停止する。   Further, the carbon monoxide concentration detector 14 disposed in the combustion exhaust gas flow path 15 monitors the carbon monoxide concentration in the combustion exhaust gas, and the judgment means 17 of the control unit 16 includes a reforming water pump (reforming water). The detected value of the concentration of carbon monoxide in the combustion exhaust gas detected by the carbon monoxide concentration detector 14 from the time when the water supply means 6 is operated until a predetermined time elapses is maintained below 200 ppm. If it is determined that there is an abnormality, the display 18 displays that the water supply is abnormal, and the hydrogen generator 1 and the reforming water pump (reforming water supply means) related to the operation of the hydrogen generator 1 are displayed. ) Stop the operation of peripheral devices such as 6 and the combustion fan 13 and stop the supply of the source gas to the hydrogen generator 1 by closing the source gas supply flow path 4 with a solenoid valve (not shown), for example. To do.

また、改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過してから、一酸化炭素濃度検知器14が検知する燃焼排ガス中の一酸化炭素の濃度の検知値が、所定値を超えた場合は、制御部16は、燃焼状態が不安定であると判断して、システム運転が異常であると判断し、表示器18に燃焼状態が不安定であることを表わす表示を行わせる。なお、燃焼状態が不安定であることを表わす表示は、「燃焼異常」のような文字列でもいいし、アルファベットと数字を組み合わせた、いわゆるエラーコードでも構わない。   The carbon monoxide concentration in the combustion exhaust gas detected by the carbon monoxide concentration detector 14 after a predetermined time (30 seconds) has elapsed since the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated. If the detected value exceeds a predetermined value, the control unit 16 determines that the combustion state is unstable, determines that the system operation is abnormal, and the indicator 18 indicates that the combustion state is unstable. The display showing that is performed. The display indicating that the combustion state is unstable may be a character string such as “burning abnormality”, or may be a so-called error code in which alphabets and numbers are combined.

次に図2に示すフローチャートを用いて、本実施の形態の燃料電池システムの水供給の異常判断動作について説明する。   Next, the water supply abnormality determination operation of the fuel cell system of the present embodiment will be described using the flowchart shown in FIG.

水素生成装置1から燃料電池2に燃料ガスを供給するための運転(燃料電池2で発電するための運転)を開始すると、最初に、原料ガス燃焼工程(水素生成装置1に原料ガスのみを供給して水素生成装置1から排出される原料ガスを燃料バイパス手段を通じてバーナ(燃焼器)3に供給して燃焼させる工程)を始める。   When an operation for supplying fuel gas from the hydrogen generator 1 to the fuel cell 2 (operation for generating electricity with the fuel cell 2) is started, first, a raw material gas combustion process (supplying only the raw material gas to the hydrogen generator 1) Then, the step of supplying the raw material gas discharged from the hydrogen generator 1 to the burner (combustor) 3 through the fuel bypass means and burning it is started.

原料ガス燃焼工程では、まず、原料ガス供給流路4を通じて原料ガスのみを水素生成装置1に供給する(S101)。このとき、電磁弁10,11は閉状態、電磁弁12は開状態になっているので、水素生成装置1に供給された原料ガスは、水素生成装置1から、燃料ガス供給流路7、バイパス流路9、燃料ガス排出流路8を通ってバーナ(燃焼器)3に供給される。   In the source gas combustion process, first, only source gas is supplied to the hydrogen generator 1 through the source gas supply channel 4 (S101). At this time, since the solenoid valves 10 and 11 are in the closed state and the solenoid valve 12 is in the open state, the raw material gas supplied to the hydrogen generator 1 is supplied from the hydrogen generator 1 to the fuel gas supply flow path 7 and the bypass. The gas is supplied to the burner (combustor) 3 through the flow path 9 and the fuel gas discharge flow path 8.

バーナ(燃焼器)3には、燃焼ファン13により燃焼用の空気も供給され、図示していない点火器を作動させることにより、着火・燃焼を開始する(S102)。バーナ(燃焼器)3の燃焼により水素生成装置1の触媒が加熱され、水素生成装置1に水を供給してもいい温度まで上昇したかどうかを水素生成装置1の触媒周辺部等の必要箇所に設けられた温度検知器(図示せず)の検知温度を基に判断し(S103)、水素生成装置1に水を供給してもいい温度まで上昇するのを待つ。   Combustion air is also supplied to the burner (combustor) 3 by the combustion fan 13, and ignition and combustion are started by operating an igniter (not shown) (S102). Whether the catalyst of the hydrogen generator 1 is heated by the combustion of the burner (combustor) 3 and whether or not the temperature has risen to a temperature at which water can be supplied to the hydrogen generator 1, is necessary in the periphery of the catalyst of the hydrogen generator 1. Is determined based on the temperature detected by a temperature detector (not shown) provided in (S103), and waits for the temperature to rise to a temperature at which water can be supplied to the hydrogen generator 1.

そして、水素生成装置1に水を供給してもいい温度状態になると、原料ガス燃焼工程を終了して、水供給開始工程(原料ガス燃焼工程における原料ガスの供給と水素生成装置から排出されるガスのバーナ(燃焼器)3での燃焼を続けながら改質水ポンプ(改質水供給手段)6による水素生成装置1への水供給動作を開始する工程)に移る。   And when it will be in the temperature state which can supply water to the hydrogen production | generation apparatus 1, a raw material gas combustion process will be complete | finished and it will be discharged | emitted from a water supply start process (supply of the raw material gas in a raw material gas combustion process and a hydrogen production | generation apparatus) The process proceeds to the step of starting the water supply operation to the hydrogen generator 1 by the reforming water pump (reforming water supply means) 6 while continuing the combustion of the gas in the burner (combustor) 3.

水供給開始工程では、改質水ポンプ(改質水供給手段)6による水素生成装置1への水供給動作を開始する(S104)。水供給開始工程が済むと、判断工程(改質水ポンプ(改質水供給手段)6による水供給動作の開始から所定時間経過するまでの間における一酸化炭素濃度検知器(燃焼状態検知手段)14が検知する一酸化炭素濃度の検知値が所定条件を満たすか満たさないかで、水供給が異常であるか否かを判断する工程)に移る。   In the water supply start process, water supply operation to the hydrogen generator 1 by the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is started (S104). When the water supply start process is completed, a determination process (a carbon monoxide concentration detector (combustion state detection means) from the start of the water supply operation by the reforming water pump (reformed water supply means) 6 until a predetermined time elapses). The process proceeds to a step of determining whether or not the water supply is abnormal depending on whether the detected value of the carbon monoxide concentration detected by 14 satisfies a predetermined condition or not.

判断工程では、ます、一酸化炭素濃度検知器14が検知した、バーナ(燃焼器)3から排出される燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度が所定濃度値である200ppm以上であるか否かを判断手段17が判断する(S105)。   In the determination step, it is determined whether or not the carbon monoxide concentration in the combustion exhaust gas discharged from the burner (combustor) 3 detected by the carbon monoxide concentration detector 14 is equal to or higher than a predetermined concentration value of 200 ppm. The means 17 determines (S105).

制御部16が改質水ポンプ(改質水供給手段)6に水供給動作を行わせてから所定時間(本実施の形態では、30秒間)経過するまでの間に、一酸化炭素濃度検知器14が検知した、バーナ(燃焼器)3から排出される燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度が所定濃度値である200ppm以上になれば、改質水ポンプ(改質水供給手段)6による水素生成装置1への水供給が正常であると判断手段17が判断し、S105をYes側に分岐して次のS108のステップに進み、水素生成装置1により生成される燃料ガス中の一酸化炭素が、燃料電池2の触媒性能を低下させない濃度まで十分低下すると、遮断弁10,11を開、遮断弁12を閉とすることにより、バイパス流路9を閉鎖し、燃料ガスを燃料ガス供給流路7を通じて燃料電池2に供給し、燃料電池2は、水素生成装置1で生成され燃料ガス供給流路7から供給された燃料ガスと、空気供給手段(図示せず)から供給された空気に含まれる酸素とを電気化学的に反応させることにより発電を行なう。   The carbon monoxide concentration detector after the control unit 16 causes the reforming water pump (reforming water supply means) 6 to perform the water supplying operation until a predetermined time (in this embodiment, 30 seconds) elapses. When the carbon monoxide concentration in the flue gas discharged from the burner (combustor) 3 detected by the fuel gas 14 becomes 200 ppm or more which is a predetermined concentration value, hydrogen generation by the reforming water pump (reforming water supply means) 6 The determination means 17 determines that the water supply to the apparatus 1 is normal, branches S105 to Yes, and proceeds to the next step S108, where carbon monoxide in the fuel gas generated by the hydrogen generator 1 is When the catalyst cell performance of the fuel cell 2 is sufficiently reduced to a level that does not deteriorate, the shut-off valves 10 and 11 are opened and the shut-off valve 12 is closed, thereby closing the bypass passage 9 and supplying the fuel gas to the fuel gas supply passage. 7 to the fuel cell 2 The fuel cell 2 electrochemically combines the fuel gas generated by the hydrogen generator 1 and supplied from the fuel gas supply flow path 7 and the oxygen contained in the air supplied from the air supply means (not shown). Electricity is generated by reacting with.

もし、制御部16が改質水ポンプ(改質水供給手段)6に水供給動作を行わせてから所定時間(本実施の形態では、30秒間)経過するまでの間に、一酸化炭素濃度検知器14が検知した、バーナ(燃焼器)3から排出される燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度が所定濃度値である200ppm以上にならなければ、改質水ポンプ(改質水供給手段)6による水素生成装置1への水供給に異常があると判断手段17が判断し、S106をYes側に分岐して次のS107のステップに進み、表示器18に水供給が異常であることを表わす表示を行わせ(S107)、水素生成装置1と水素生成装置1の動作に関連する改質水ポンプ(改質水供給手段)6や燃焼ファン13等の周辺機器の運転を停止すると共に、例えば、原料ガス供給流路4を電磁弁(図示せず)で閉鎖して、水素生成装置1への原料ガスの供給を停止する(S109)。なお、これら一連の動作は、制御部16により制御・運転されている。   If the control unit 16 causes the reforming water pump (reforming water supply means) 6 to perform the water supply operation, the carbon monoxide concentration will elapse between a predetermined time (in this embodiment, 30 seconds). If the concentration of carbon monoxide in the flue gas discharged from the burner (combustor) 3 detected by the detector 14 does not reach the predetermined concentration value of 200 ppm or more, the reforming water pump (reforming water supply means) 6 The determination means 17 determines that there is an abnormality in the water supply to the hydrogen generator 1 by S, branches S106 to the Yes side and proceeds to the next step S107, and the display 18 indicates that the water supply is abnormal. Display is performed (S107), and the operation of the peripheral devices such as the reforming water pump (reforming water supply means) 6 and the combustion fan 13 related to the operation of the hydrogen generator 1 and the hydrogen generator 1 is stopped. The source gas supply flow path 4 is electromagnetic Closed (not shown) to stop the supply of the raw material gas to the hydrogen generator 1 (S109). These series of operations are controlled and operated by the control unit 16.

なお、本実施の形態では、改質水ポンプ(改質水供給手段)6による水素生成装置1への水供給に異常があるか否かを判断する時の、水供給開始からの所定時間を、30秒間としているが、厳密に30秒間である必要はなく、改質水供給開始時の触媒温度から、水供給が無い状態で水素生成装置1の触媒劣化が発生しない温度までの昇温時間より短い時間の範囲で、適切に設定することができる。   In the present embodiment, the predetermined time from the start of water supply when determining whether or not there is an abnormality in the water supply to the hydrogen generator 1 by the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is used. , 30 seconds, but it is not necessarily strictly 30 seconds. The temperature rise time from the catalyst temperature at the start of the reforming water supply to the temperature at which no catalyst deterioration of the hydrogen generator 1 occurs in the absence of water supply. It can be set appropriately within a shorter time range.

また、本実施の形態では、一酸化炭素濃度の所定濃度値を200ppmとしているが、厳密に200ppmである必要はなく、燃料電池システムとして許容される一酸化炭素排出濃度以下の濃度値の範囲で、適切に設定することができる。また、上述のように予め設定しても構わないし、上述の起動動作のステップS103において排出された一酸化炭素濃度を基準にして制御部16で設定しても構わない。   In the present embodiment, the predetermined concentration value of the carbon monoxide concentration is set to 200 ppm. However, it is not necessarily strictly 200 ppm, and is within a concentration value range equal to or lower than the carbon monoxide emission concentration allowed for the fuel cell system. Can be set appropriately. Further, it may be set in advance as described above, or may be set by the control unit 16 with reference to the concentration of carbon monoxide discharged in step S103 of the startup operation described above.

ステップS104において、改質水供給を開始すると、蒸発した水により過渡的に大量の原料ガスが燃料ガス供給流路7、バイパス流路9、燃料ガス排出流路8を通じてバーナ3に供給されるため、燃焼状態が過渡的に不安定となり、燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度が増加する。   When the reforming water supply is started in step S104, a large amount of source gas is transiently supplied to the burner 3 through the fuel gas supply channel 7, the bypass channel 9, and the fuel gas discharge channel 8 by the evaporated water. The combustion state becomes transiently unstable, and the concentration of carbon monoxide in the combustion exhaust gas increases.

本実施の形態における燃料電池システムの構成および運転方法をとると、不安定となった燃焼状態を表わす検知値である一酸化炭素濃度が所定濃度値(例えば、200ppm)以上発生した場合には、判断手段17が「水供給は異常ではない」と判断することができる。   When the configuration and operation method of the fuel cell system in the present embodiment are taken, when the carbon monoxide concentration, which is a detected value representing the unstable combustion state, is generated above a predetermined concentration value (for example, 200 ppm), The determination means 17 can determine that “the water supply is not abnormal”.

また一方、ステップS104において改質水供給を開始したときに、何らかの異常により水供給ができないときには、水供給開始の後に大量の原料ガスが、燃料ガス供給流路7、バイパス流路9、燃料ガス排出流路8を通じて、バーナ3に供給されることはないため燃焼状態も安定であり、燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度も増加しない。   On the other hand, when the supply of reforming water is started in step S104, if water supply cannot be performed due to some abnormality, a large amount of source gas is supplied after the start of water supply to the fuel gas supply channel 7, the bypass channel 9, and the fuel gas. Since it is not supplied to the burner 3 through the discharge channel 8, the combustion state is stable and the carbon monoxide concentration in the combustion exhaust gas does not increase.

この安定した燃焼状態での一酸化炭素濃度が所定濃度値(例えば、200ppm)未満である場合には、判断手段17が「水供給は異常である」と判断することができる。そのため、従来の燃料電池システムのように、水流量センサ等の高価なセンサを使用することなく、水素生成用の水供給の異常を判断するができるため、燃料電池システムの低コスト化を実現することができる。   When the carbon monoxide concentration in the stable combustion state is less than a predetermined concentration value (for example, 200 ppm), the determination means 17 can determine that “the water supply is abnormal”. Therefore, unlike the conventional fuel cell system, it is possible to determine an abnormality in the water supply for hydrogen generation without using an expensive sensor such as a water flow rate sensor, thereby realizing a reduction in cost of the fuel cell system. be able to.

また、さらに本実施の形態における燃料電池システムの構成および運転方法をとると、判断手段17は水供給が異常であると判断し、表示器18に水供給が異常であることを表わす表示をすることができる。そのため「水供給が異常」である場合において、使用者やメンテナンス者に対して、「水供給が異常」であることを報知することができる。   Further, taking the configuration and operating method of the fuel cell system in the present embodiment, the determination means 17 determines that the water supply is abnormal and displays on the display 18 that the water supply is abnormal. be able to. Therefore, when “water supply is abnormal”, it is possible to notify the user or maintenance person that “water supply is abnormal”.

なお、本実施の形態における燃料電池システムでは、燃焼状態検知手段としてのガス濃度検知器として一酸化炭素濃度検知器14を用いたが、燃焼排ガス中の他のガス成分である酸素の濃度を検知する酸素濃度検知器を、図1の一酸化炭素濃度検知器14と同等の箇所に設置しても構わない。   In the fuel cell system according to the present embodiment, the carbon monoxide concentration detector 14 is used as the gas concentration detector as the combustion state detection means, but the concentration of oxygen, which is another gas component in the combustion exhaust gas, is detected. The oxygen concentration detector to be used may be installed at a location equivalent to the carbon monoxide concentration detector 14 of FIG.

酸素濃度検知器の場合は、ステップS104において改質水供給を開始すると蒸発した水により過渡的に大量の原料ガスが、燃料ガス供給流路7、バイパス流路9、燃料ガス排出流路8を通じて、バーナ3に供給されるため、原料ガスの燃焼に必要な酸素が不足し、過渡的に酸素濃度が低下する。そのため、図2のステップS105を「酸素濃度≦所定濃度値(例えば、2%)」と変更することにより、不安定となった燃焼状態を表わす検知値である酸素濃度が所定濃度値(例えば、2%)以下まで低下したときには判断手段17が「水供給は異常ではない」と判断することができる。   In the case of the oxygen concentration detector, when the reforming water supply is started in step S104, a large amount of source gas is transiently transferred by the evaporated water through the fuel gas supply channel 7, the bypass channel 9, and the fuel gas discharge channel 8. Since it is supplied to the burner 3, the oxygen necessary for the combustion of the raw material gas is insufficient, and the oxygen concentration decreases transiently. Therefore, by changing step S105 of FIG. 2 to “oxygen concentration ≦ predetermined concentration value (for example, 2%)”, the oxygen concentration, which is a detection value representing an unstable combustion state, is changed to a predetermined concentration value (for example, 2%), the determination means 17 can determine that “the water supply is not abnormal”.

また一方、ステップS104において改質水供給を開始したときに何らかの異常により水供給ができないときには、水供給開始の後に大量の原料ガスが燃料ガス供給流路7、バイパス流路9、燃料ガス排出流路8を通じてバーナ3に供給されることはないため、燃焼状態も安定であり、燃焼排ガス中の酸素も低下しない。この安定した燃焼状態での酸素濃度が所定濃度値(例えば、2%)以上であるときには、判断手段17が「水供給は異常である」と判断することができる。すなわち、燃焼状態検知手段としてのガス濃度検知器として一酸化炭素濃度検知器の代わりに検知する酸素濃度検知器を用いても同等の効果を得ることができる。   On the other hand, if the water supply cannot be performed due to some abnormality when the reforming water supply is started in step S104, a large amount of raw material gas is supplied from the fuel gas supply flow path 7, the bypass flow path 9, the fuel gas discharge flow after the start of the water supply. Since it is not supplied to the burner 3 through the path 8, the combustion state is also stable and oxygen in the combustion exhaust gas does not decrease. When the oxygen concentration in the stable combustion state is a predetermined concentration value (for example, 2%) or more, the determination means 17 can determine that “the water supply is abnormal”. That is, even if an oxygen concentration detector that detects instead of the carbon monoxide concentration detector is used as the gas concentration detector as the combustion state detector, the same effect can be obtained.

また、酸素濃度の所定濃度値である「2%」も一酸化炭素濃度検知器14のときと同様に、この限りではなく、燃料電池システムとして許容される一酸化炭素排出濃度以下の燃焼を実現できる範囲での空気過剰率で運転したときの濃度値の範囲で適切に設定することができる。また、上述のように予め設定しても構わないし、上述の起動動作のステップS103において排出された酸素濃度を基準にして制御部16で設定しても構わない。   Also, “2%”, which is a predetermined concentration value of the oxygen concentration, is not limited to this, as in the case of the carbon monoxide concentration detector 14, and combustion below the carbon monoxide emission concentration allowed for the fuel cell system is realized. It can be appropriately set within the range of concentration values when operating with an excess air ratio within a possible range. Alternatively, it may be set in advance as described above, or may be set by the control unit 16 with reference to the oxygen concentration discharged in step S103 of the startup operation described above.

なお、本実施の形態における燃料電池システムでは、燃焼状態検知手段としてのガス濃度検知器として、一酸化炭素濃度検知器14を用いたが、原料ガスに含まれる炭化水素系ガス、例えば、都市ガスを原料ガスとしたときのメタンや、LPガスを原料ガスにしたときのプロパンやブタン、の濃度を検知する可燃ガス濃度検知器を、図1の一酸化炭素濃度検知器14と同等の箇所に設置しても構わない。   In the fuel cell system according to the present embodiment, the carbon monoxide concentration detector 14 is used as the gas concentration detector as the combustion state detection means. However, the hydrocarbon-based gas contained in the raw material gas, for example, city gas, is used. A combustible gas concentration detector that detects the concentration of methane when using methane as the raw material gas and propane or butane when using LP gas as the raw material gas is provided at the same location as the carbon monoxide concentration detector 14 in FIG. May be installed.

可燃ガス濃度検知器の場合は、ステップS104において改質水供給を開始すると蒸発した水により過渡的に大量の原料ガスが、燃料ガス供給流路7、バイパス流路9、燃料ガス排出流路8を通じて、バーナ3に供給されるため、過渡的に燃焼が不安定になり原料ガスの一部が未燃のまま排出される。   In the case of the combustible gas concentration detector, when the reforming water supply is started in step S104, a large amount of raw material gas is transiently converted into the fuel gas supply flow path 7, the bypass flow path 9, and the fuel gas discharge flow path 8 by the evaporated water. Since the gas is supplied to the burner 3, the combustion becomes transiently unstable and a part of the raw material gas is discharged unburned.

そのため、図2のステップS105を「可燃ガス濃度≧所定濃度値(例えば、3000ppm)」と変更することにより、不安定となった燃焼状態を表わす検知値である可燃ガス濃度が所定濃度値(例えば、3000ppm)以上まで上昇した場合には、判断手段17が「水供給は異常ではない」と判断することができる。   Therefore, by changing step S105 in FIG. 2 to “combustible gas concentration ≧ predetermined concentration value (for example, 3000 ppm)”, the combustible gas concentration, which is a detection value indicating an unstable combustion state, is changed to a predetermined concentration value (for example, In the case where it has increased to 3000 ppm) or more, the determination means 17 can determine that “the water supply is not abnormal”.

また一方、ステップS104において改質水供給を開始したときに、何らかの異常により水供給ができないときには、水供給開始の後に大量の原料ガスが、燃料ガス供給流路7、バイパス流路9、燃料ガス排出流路8を通じて、バーナ3に供給されることはないため燃焼状態も安定であり、燃焼排ガス中の未燃の原料ガスは非常に少ない状態を維持する。   On the other hand, when the supply of reforming water is started in step S104, if water supply cannot be performed due to some abnormality, a large amount of source gas is supplied after the start of water supply to the fuel gas supply channel 7, the bypass channel 9, and the fuel gas. Since it is not supplied to the burner 3 through the discharge flow path 8, the combustion state is also stable, and the state in which the unburned raw material gas in the combustion exhaust gas is very small is maintained.

この安定した燃焼状態での可燃ガス濃度が所定濃度値(例えば、3000ppm)未満であるときには、判断手段17が「水供給は異常である」と判断することができる。すなわち、燃焼状態検知手段としてのガス濃度検知器として一酸化炭素濃度検知器14の代わりに検知する可燃ガス濃度検知器を用いても同等の効果を得ることができる。   When the combustible gas concentration in the stable combustion state is less than a predetermined concentration value (for example, 3000 ppm), the determination means 17 can determine that “the water supply is abnormal”. That is, even if a combustible gas concentration detector that detects instead of the carbon monoxide concentration detector 14 is used as the gas concentration detector as the combustion state detection means, the same effect can be obtained.

また、可燃ガス濃度の所定濃度値である「3000ppm」も、一酸化炭素濃度検知器14のときと同様にこの限りではなく、燃料電池システムとして許容される可燃ガス排出濃度以下の範囲で、適切に設定することができる。また、上述のように予め設定しても構わないし、上述の起動動作のステップS103において排出された可燃ガス濃度を基準にして制御部16で設定しても構わない。   Further, “3000 ppm”, which is a predetermined concentration value of the combustible gas concentration, is not limited to the same as in the case of the carbon monoxide concentration detector 14, and is appropriate within the range of the combustible gas discharge concentration allowable for the fuel cell system. Can be set to Alternatively, it may be set in advance as described above, or may be set by the control unit 16 based on the combustible gas concentration discharged in step S103 of the above-described start operation.

なお原料ガスは「付臭成分を除去した都市ガス」としたが、この限りではなく、プロパンなど他の炭化水素ガスを用いても構わない。   The source gas is “city gas from which odorous components have been removed”, but is not limited thereto, and other hydrocarbon gas such as propane may be used.

以上のように本実施の形態の燃料電池システムは、触媒を用いて原料ガスと水とから水素を主成分とする燃料ガスを生成する水素生成装置1と、水素生成装置1で生成された燃料ガスと空気を用いて発電を行なう燃料電池2と、水素生成装置1に原料ガスが供給され始めてから水素生成装置1で生成された燃料ガスが燃料電池2に供給されるまでは水素生成装置1から排出されるガスを燃焼させ燃料ガスが燃料電池2に供給され始めてからは燃料電池2で消費されなかった燃料ガスを燃焼させて水素生成装置1内の触媒を加熱するバーナ(燃焼器)3と、水素生成装置1に水を供給する改質水ポンプ(改質水供給手段)6と、水素生成装置1において燃料電池2に供給可能な状態の燃料ガスを生成できるようになるまで水素生成装置1から排出されるガスを燃料電池2に供給することなくバーナ(燃焼器)3に供給するための燃料バイパス手段(燃料ガス供給流路7と、燃料ガス排出流路8と、バイパス流路9と、電磁弁10,11,12)と、バーナ(燃焼器)3での燃焼状態を検知する一酸化炭素濃度検知器(燃焼状態検知手段)14と、制御部16とを備え、制御部16は、水素生成装置1に原料ガスのみを供給して水素生成装置1から排出される原料ガスを燃料バイパス手段を通じてバーナ(燃焼器)3に供給して、バーナ(燃焼器)3で燃焼を開始させた後で所定条件を満たせば改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させ、改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間経過するまでの間における一酸化炭素濃度検知器(燃焼状態検知手段)14が検知する検知値が所定条件を満たすか満たさないかで、改質水ポンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1への水供給が異常であるか否かを判断する判断手段17を有する燃料電池システムである。   As described above, the fuel cell system according to the present embodiment includes the hydrogen generator 1 that generates a fuel gas containing hydrogen as a main component from the raw material gas and water using the catalyst, and the fuel generated by the hydrogen generator 1. The fuel cell 2 that generates power using gas and air, and the hydrogen generator 1 from when the raw material gas starts to be supplied to the hydrogen generator 1 until the fuel gas generated by the hydrogen generator 1 is supplied to the fuel cell 2 A burner (combustor) 3 that burns fuel gas that has not been consumed in the fuel cell 2 and heats the catalyst in the hydrogen generator 1 by burning the gas discharged from the fuel cell 2 and starting to be supplied to the fuel cell 2. Hydrogen generation until the hydrogen generator 1 can generate fuel gas that can be supplied to the fuel cell 2 by the reforming water pump (reforming water supply means) 6 that supplies water to the hydrogen generator 1 Waste from device 1 Bypass means (fuel gas supply flow path 7, fuel gas discharge flow path 8, bypass flow path 9 and electromagnetic) for supplying the burned gas to the burner (combustor) 3 without supplying it to the fuel cell 2 Valve 10, 11, 12), a carbon monoxide concentration detector (combustion state detection means) 14 for detecting the combustion state in the burner (combustor) 3, and a control unit 16. After supplying only the raw material gas to the generator 1 and supplying the raw gas discharged from the hydrogen generator 1 to the burner (combustor) 3 through the fuel bypass means, the combustion is started by the burner (combustor) 3 If the predetermined condition is satisfied, the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated, and the carbon monoxide after the predetermined time elapses after the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated. Concentration detector (combustion state detection means) 14 detects The determination unit 17 determines whether the water supply from the reforming water pump (reforming water supply unit) 6 to the hydrogen generator 1 is abnormal depending on whether the detection value to be satisfied satisfies the predetermined condition or not. It is a fuel cell system.

上記構成によると、水素生成装置1に原料ガスのみを供給して、水素生成装置1から排出される原料ガスを燃料バイパス手段(バイパス流路9)を通じてバーナ(燃焼器)3に供給して、バーナ(燃焼器)3で燃焼を開始させた後で、改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させて改質水ポンプ(改質水供給手段)6が水素生成装置1への水の供給を開始すると、蒸発した水により過渡的に大量の原料ガスがバーナ(燃焼器)3に供給され、燃焼状態も過渡的に不安定となるが、その過渡的に不安定となった燃焼状態を一酸化炭素濃度検知器(燃焼状態検知手段)14で検知し、不安定となった燃焼状態を表わす検知値を基に判断手段17が「水供給は異常ではない」と判断することができる。   According to the above configuration, only the raw material gas is supplied to the hydrogen generator 1, the raw material gas discharged from the hydrogen generator 1 is supplied to the burner (combustor) 3 through the fuel bypass means (bypass passage 9), After the combustion is started by the burner (combustor) 3, the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated so that the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is supplied to the hydrogen generator 1. When the supply of water is started, a large amount of raw material gas is transiently supplied to the burner (combustor) 3 by the evaporated water, and the combustion state becomes transiently unstable, but becomes transiently unstable. The combustion state is detected by the carbon monoxide concentration detector (combustion state detection means) 14 and the determination means 17 determines that “the water supply is not abnormal” based on the detected value indicating the unstable combustion state. Can do.

また、水素生成装置1に原料ガスのみを供給して、水素生成装置1から排出される原料ガスを燃料バイパス手段(バイパス流路9)を通じてバーナ(燃焼器)3に供給して、バーナ(燃焼器)3で燃焼を開始させた後で、改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させたが、何らかの異常により改質水ポンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1に水の供給ができない場合には、改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させた後も、安定した燃焼状態を維持するので、この安定した燃焼状態を一酸化炭素濃度検知器(燃焼状態検知手段)14で検知し、安定である燃焼状態を表わす検知値を基に判断手段17が「水供給は異常である」と判断することができる。   Further, only the raw material gas is supplied to the hydrogen generator 1, and the raw material gas discharged from the hydrogen generator 1 is supplied to the burner (combustor) 3 through the fuel bypass means (bypass passage 9), and the burner (combustion) is supplied. The reforming water pump (reforming water supply means) 6 was operated after the combustion was started in the reactor 3, but the hydrogen generator 1 from the reforming water pump (reforming water supply means) 6 due to some abnormality. When the water cannot be supplied to the tank, the stable combustion state is maintained even after the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated. Therefore, the stable combustion state is detected by the carbon monoxide concentration detector. Based on the detection value detected by the (combustion state detection means) 14 and representing a stable combustion state, the determination means 17 can determine that “the water supply is abnormal”.

したがって、水流量センサ等の高価なセンサの代わりに、比較的安価な一酸化炭素濃度検知器(燃焼状態検知手段)14を用いて、水素生成用の水供給の異常を判断することができるので、燃料電池システムの低コスト化を実現することができる。   Therefore, an abnormality in water supply for hydrogen generation can be determined using a relatively inexpensive carbon monoxide concentration detector (combustion state detection means) 14 instead of an expensive sensor such as a water flow rate sensor. Thus, the cost reduction of the fuel cell system can be realized.

以上のように本実施の形態の燃料電池システムの運転方法は、触媒を用いて原料ガスと水とから水素を主成分とする燃料ガスを生成する水素生成装置1と、水素生成装置1で生成された燃料ガスと空気を用いて発電を行なう燃料電池2と、水素生成装置1に原料ガスが供給され始めてから水素生成装置1で生成された燃料ガスが燃料電池2に供給されるまでは水素生成装置1から排出されるガスを燃焼させ燃料ガスが燃料電池2に供給され始めてからは燃料電池2で消費されなかった燃料ガスを燃焼させて水素生成装置1内の触媒を加熱するバーナ(燃焼器)3と、水素生成装置1に水を供給する改質水ポンプ(改質水供給手段)6と、水素生成装置1において燃料電池2に供給可能な状態の燃料ガスを生成できるようになるまで水素生成装置1から排出されるガスを燃料電池2に供給することなくバーナ(燃焼器)3に供給するための燃料バイパス手段(燃料ガス供給流路7と、燃料ガス排出流路8と、バイパス流路9と、電磁弁10,11,12)と、バーナ(燃焼器)3での燃焼状態を検知する一酸化炭素濃度検知器(燃焼状態検知手段)14とを備えた燃料電池システムの運転方法であって、水素生成装置1に原料ガスのみを供給して水素生成装置1から排出される原料ガスを燃料バイパス手段(バイパス流路9)を通じてバーナ(燃焼器)3に供給して燃焼させる原料ガス燃焼工程(図2のS101とS102)と、原料ガス燃焼工程における原料ガスの供給と水素生成装置1から排出されるガスのバーナ(燃焼器)3での燃焼を続けながら改質水ポンプ(改質水供給手段)6による水素生成装置1への水供給動作を開始する水供給開始工程(図2のS104)と、改質水ポンプ(改質水供給手段)6による水供給動作の開始から所定時間(30秒)経過するまでの間における一酸化炭素濃度検知器(燃焼状態検知手段)14が検知する検知値が所定条件を満たすか満たさないかで、水供給が異常であるか否かを判断する判断工程(図2のS105とS106)を有する燃料電池システムの運転方法である。   As described above, the operation method of the fuel cell system according to the present embodiment includes the hydrogen generator 1 that generates a fuel gas mainly composed of hydrogen from the raw material gas and water using the catalyst, and the hydrogen generator 1 generates the fuel gas. The fuel cell 2 that generates power using the generated fuel gas and air, and the hydrogen gas from the start of supply of the raw material gas to the hydrogen generator 1 until the fuel gas generated by the hydrogen generator 1 is supplied to the fuel cell 2 A burner (combustion) that heats the catalyst in the hydrogen generator 1 by burning the fuel gas that has not been consumed in the fuel cell 2 after the gas discharged from the generator 1 is combusted and the fuel gas begins to be supplied to the fuel cell 2 3), a reforming water pump (reforming water supply means) 6 for supplying water to the hydrogen generator 1, and a fuel gas that can be supplied to the fuel cell 2 in the hydrogen generator 1. Until hydrogen generation equipment Fuel bypass means (fuel gas supply flow path 7, fuel gas discharge flow path 8, and bypass flow path 9 for supplying gas discharged from 1 to the burner (combustor) 3 without supplying it to the fuel cell 2 And a solenoid valve (10, 11, 12) and a carbon monoxide concentration detector (combustion state detection means) 14 for detecting the combustion state in the burner (combustor) 3. Thus, only the raw material gas is supplied to the hydrogen generator 1 and the raw material gas discharged from the hydrogen generator 1 is supplied to the burner (combustor) 3 through the fuel bypass means (bypass passage 9) for combustion. 2 (S101 and S102 in FIG. 2), supply of the source gas in the source gas combustion step, and combustion of the gas discharged from the hydrogen generator 1 in the burner (combustor) 3 while continuing the reforming water pump (reformation) Water supply ) 6 to start the water supply operation to the hydrogen generator 1 (S104 in FIG. 2) and a predetermined time (30 from the start of the water supply operation by the reforming water pump (reforming water supply means) 6). (Second) until the time elapses, whether the detection value detected by the carbon monoxide concentration detector (combustion state detection means) 14 satisfies a predetermined condition or not, and determines whether or not the water supply is abnormal. This is a method of operating a fuel cell system having steps (S105 and S106 in FIG. 2).

本運転方法によると、原料ガス燃焼工程から水供給開始工程に工程が移行することにより、蒸発した水により過渡的に大量の原料ガスがバーナ(燃焼器)3に供給され、燃焼状態も過渡的に不安定となるが、次工程の判断工程において、その過渡的に不安定となった燃焼状態を一酸化炭素濃度検知器(燃焼状態検知手段)14で検知し、不安定となった燃焼状態を表わす検知値を基に(判断手段17が)「水供給は異常ではない」と判断するこ
とができる。
According to this operation method, the process shifts from the raw material gas combustion process to the water supply start process, so that a large amount of raw material gas is transiently supplied to the burner (combustor) 3 by the evaporated water, and the combustion state is also transient. However, in the judgment process of the next process, the transiently unstable combustion state is detected by the carbon monoxide concentration detector (combustion state detection means) 14, and the unstable combustion state It can be determined that “the water supply is not abnormal” on the basis of the detection value representing the above.

また、水供給開始工程において改質水ポンプ(改質水供給手段)6の水供給動作を開始したときに何らかの異常により水素生成装置1への水供給ができない場合には、水供給動作の開始の後に大量の原料ガスがバーナ(燃焼器)3に供給されることはないため、燃焼状態も安定であるが、次工程の判断工程において、この安定した燃焼状態を一酸化炭素濃度検知器(燃焼状態検知手段)14で検知し、安定である燃焼状態を表わす検知値を基に判断手段が「水供給は異常である」と判断することができる。   In addition, when the water supply operation of the reforming water pump (reformed water supply means) 6 is started in the water supply start process and water supply to the hydrogen generator 1 cannot be performed due to some abnormality, the water supply operation is started. After that, since a large amount of source gas is not supplied to the burner (combustor) 3, the combustion state is also stable. However, in the determination step of the next step, this stable combustion state is detected by a carbon monoxide concentration detector ( The determination means can determine that “the water supply is abnormal” based on the detected value that is detected by the combustion state detection means) 14 and represents a stable combustion state.

したがって、水流量センサ等の高価なセンサの代わりに、比較的安価な一酸化炭素濃度検知器(燃焼状態検知手段)14を用いて、水素生成用の水供給の異常を判断することができるので、燃料電池システムの低コスト化を実現することができる。   Therefore, an abnormality in water supply for hydrogen generation can be determined using a relatively inexpensive carbon monoxide concentration detector (combustion state detection means) 14 instead of an expensive sensor such as a water flow rate sensor. Thus, the cost reduction of the fuel cell system can be realized.

また、本実施の形態で用いた一酸化炭素濃度検知器(燃焼状態検知手段)14は、バーナ(燃焼器)3から排出される燃焼排ガス中の所定ガスのガス濃度を検知するガス濃度検知器であるが、水素生成装置1への水の供給が開始されると、蒸発した水により過渡的に大量の原料ガスがバーナ(燃焼器)3に供給されるため、燃焼状態が過渡的に不安定となり、燃焼排ガス中の一酸化炭素等の特定のガスの濃度が変化する。したがって、燃焼排ガス中の燃焼状態が不安定になると濃度が変化する一酸化炭素等の特定のガスの濃度を検知して所定条件を満たすか否かを判定することにより、水素生成用の水供給の異常を判断できる。なお、一酸化炭素濃度検知器14の代わりに、バーナ(燃焼器)3から排出される燃焼排ガス中の酸素濃度を検知する酸素濃度検知器を用いた場合や、バーナ(燃焼器)3から排出される燃焼排ガス中の、原料ガスに含まれる可燃性の炭化水素系ガス濃度を検知する可燃ガス濃度検知器を用いた場合でも、ガスの濃度を検知して所定条件を満たすか否かを判定することにより、水素生成用の水供給の異常を判断できる。   The carbon monoxide concentration detector (combustion state detection means) 14 used in the present embodiment is a gas concentration detector that detects the gas concentration of a predetermined gas in the combustion exhaust gas discharged from the burner (combustor) 3. However, when the supply of water to the hydrogen generator 1 is started, a large amount of source gas is transiently supplied to the burner (combustor) 3 by the evaporated water, so that the combustion state is transiently inadequate. It becomes stable and the concentration of a specific gas such as carbon monoxide in the combustion exhaust gas changes. Therefore, by detecting the concentration of a specific gas such as carbon monoxide whose concentration changes when the combustion state in the combustion exhaust gas becomes unstable, it is determined whether or not a predetermined condition is satisfied, thereby supplying water for generating hydrogen. Can be judged. In addition, instead of the carbon monoxide concentration detector 14, an oxygen concentration detector that detects the oxygen concentration in the combustion exhaust gas discharged from the burner (combustor) 3 is used, or discharged from the burner (combustor) 3. Even when a combustible gas concentration detector that detects the concentration of combustible hydrocarbon gas contained in the raw material gas in the exhaust gas is used, the gas concentration is detected to determine whether or not a predetermined condition is met. By doing so, it is possible to determine an abnormality in water supply for hydrogen generation.

また、本実施の形態で用いた一酸化炭素濃度検知器(燃焼状態検知手段)14は、一酸化炭素の濃度を検知するものであり、本実施の形態では、判断手段17が、改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間における一酸化炭素濃度の最大値が所定濃度値(200ppm)より小さい場合(改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間に、一酸化炭素濃度が所定濃度値(200ppm)以上にならなかった場合)は、改質水ポンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1への水供給が異常であると判断するものであり、水素生成装置1への水の供給が開始されると、蒸発した水により過渡的に大量の原料ガスがバーナ(燃焼器)3に供給されるため、燃焼状態が過渡的に不安定となり、燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度が増加する。   In addition, the carbon monoxide concentration detector (combustion state detection means) 14 used in the present embodiment detects the concentration of carbon monoxide. In this embodiment, the determination means 17 includes the reforming water. When the maximum value of the carbon monoxide concentration from when the pump (reformed water supply means) 6 is operated to when a predetermined time (30 seconds) elapses is smaller than the predetermined concentration value (200 ppm) (reformed water pump (improved If the carbon monoxide concentration does not exceed the predetermined concentration value (200 ppm) after the specified water supply means) 6 is operated and the predetermined time (30 seconds) elapses, the reforming water pump (revised) The water supply from the quality water supply means 6 to the hydrogen generator 1 is judged to be abnormal. When the supply of water to the hydrogen generator 1 is started, a large amount of water is transiently caused by the evaporated water. The source gas was supplied to the burner (combustor) 3 , The combustion state becomes transiently unstable, the concentration of carbon monoxide in the combustion exhaust gas is increased.

したがって、改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間の燃焼排ガス中の一酸化炭素の濃度の検知値の最大値が所定濃度値(200ppm)以上であれば(改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間に燃焼排ガス中の一酸化炭素の濃度の検知値が所定濃度値(200ppm)以上になれば)、蒸発した水により過渡的に大量の原料ガスがバーナ(燃焼器)3に供給されて、燃焼状態が過渡的に不安定となり、燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度が増加したと推測できるので、水供給が正常と判断でき、逆に、改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間の燃焼排ガス中の一酸化炭素の濃度の検知値の最大値が所定濃度値(200ppm)未満であれば(改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間に燃焼排ガス中の一酸化炭素の濃度の検知値が所定濃度値(200ppm)以上にならなければ)、燃焼が安定状態を維持しているので、水供給が異常であると判断できる。   Therefore, the maximum detected value of the concentration of carbon monoxide in the combustion exhaust gas from when the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated until a predetermined time (30 seconds) elapses is a predetermined concentration value. (200 ppm) or more (the detected value of the concentration of carbon monoxide in the flue gas from when the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated to when a predetermined time (30 seconds) elapses) If the concentration exceeds a predetermined concentration value (200 ppm), a large amount of raw material gas is transiently supplied to the burner (combustor) 3 by the evaporated water, and the combustion state becomes transiently unstable. Since it can be estimated that the carbon oxide concentration has increased, it can be determined that the water supply is normal, and conversely, after the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated until a predetermined time (30 seconds) elapses. Of the detected value of the concentration of carbon monoxide in the combustion exhaust gas of If the value is less than the predetermined concentration value (200 ppm) (the carbon monoxide in the combustion exhaust gas from when the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated until a predetermined time (30 seconds) elapses). If the detected value of concentration does not become equal to or higher than the predetermined concentration value (200 ppm)), it can be determined that the water supply is abnormal because the combustion is in a stable state.

そのため、判断手段17に、改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間における一酸化炭素濃度検知器(燃焼状態検知手段)14が検知した燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度の最大値が所定濃度値(200ppm)より小さい場合(改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間に一酸化炭素濃度検知器(燃焼状態検知手段)14が検知した燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度が所定濃度値(200ppm)以上にならない場合)は、改質水ポンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1への水供給が異常であると判断させ、改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間における一酸化炭素濃度検知器(燃焼状態検知手段)14が検知した燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度の最大値が所定濃度値(200ppm)以上である場合(改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間に、一酸化炭素濃度検知器(燃焼状態検知手段)14が検知した燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度が所定濃度値(200ppm)以上になる場合)は、改質水ポンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1への水供給が正常であると判断させることができる。   Therefore, the carbon monoxide concentration detector (combustion state detecting means) 14 from when the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated to the judgment means 17 until a predetermined time (30 seconds) elapses. When the detected maximum value of the carbon monoxide concentration in the combustion exhaust gas is smaller than a predetermined concentration value (200 ppm) (until a predetermined time (30 seconds) has elapsed since the reforming water pump (reforming water supply means) 6 was operated) When the carbon monoxide concentration in the combustion exhaust gas detected by the carbon monoxide concentration detector (combustion state detection means) 14 does not exceed a predetermined concentration value (200 ppm) during the period, a reforming water pump (reforming water supply) Means) It is determined that water supply from the hydrogen generator 1 to the hydrogen generator 1 is abnormal, and a period of time from when the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated until a predetermined time (30 seconds) elapses. Carbon oxide concentration detector (fuel When the maximum value of the carbon monoxide concentration in the combustion exhaust gas detected by the state detection means 14 is equal to or higher than a predetermined concentration value (200 ppm) (predetermined time after operating the reforming water pump (reforming water supply means) 6) (When the carbon monoxide concentration in the combustion exhaust gas detected by the carbon monoxide concentration detector (combustion state detection means) 14 is equal to or higher than a predetermined concentration value (200 ppm)) until (30 seconds) elapses. It can be determined that the water supply from the quality water pump (reformed water supply means) 6 to the hydrogen generator 1 is normal.

また、本実施の形態では、判断手段17が、改質水ポンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1への水供給が異常であると判断した場合に、水素生成装置1を停止するものであり、改質水ポンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1への水供給が異常である場合に、その異常を検知して水素生成装置1(と水素生成装置1の動作に関連する改質水ポンプ(改質水供給手段)6や燃焼ファン13等の周辺機器の運転を停止すると共に、例えば、原料ガス供給流路4を電磁弁(図示せず)で閉鎖して、水素生成装置1への原料ガスの供給)を停止するので、燃料電池システムの利用者が、燃料電池システムの異常停止に気付いて、サービス会社に連絡して、サービスマンによる点検、故障診断、部品交換、故障修理などの対応をとることができ、燃料電池2の発電ができないにも関わらず原料を無駄に燃焼させたり、水素生成装置1とその周辺機器(改質水ポンプ(改質水供給手段)6や燃焼ファン13)を動作させる電力を無駄にしたり、触媒等の材料を異常劣化させたりすることを防止できる。   Further, in the present embodiment, when the determination unit 17 determines that the water supply from the reforming water pump (reformed water supply unit) 6 to the hydrogen generator 1 is abnormal, the hydrogen generator 1 is stopped. When the water supply from the reforming water pump (reforming water supply means) 6 to the hydrogen generator 1 is abnormal, the abnormality is detected and the hydrogen generator 1 (and the hydrogen generator 1) The operation of the peripheral devices such as the reforming water pump (reforming water supply means) 6 and the combustion fan 13 related to the operation is stopped, and for example, the raw material gas supply flow path 4 is closed by an electromagnetic valve (not shown). Supply of the raw material gas to the hydrogen generator 1), the user of the fuel cell system notices that the fuel cell system has stopped abnormally, contacts the service company, and is inspected and diagnosed by a service person. , Taking part, parts replacement, malfunction repair, etc. Although the fuel cell 2 cannot generate electricity, the raw material is burned wastefully, or the hydrogen generator 1 and its peripheral devices (reformed water pump (reformed water supply means) 6 and combustion fan 13) are operated. It is possible to prevent waste of electric power and abnormal deterioration of materials such as a catalyst.

また、本実施の形態の燃料電池システムは、燃料電池システムの運転状態を表示する表示器18を備え、判断手段17が改質水ポンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1への水供給の異常を判断した場合に、表示器18に、改質水ポンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1への水供給が異常であることを表わす表示を行なうものであり、また、本実施の形態の燃料電池システムの運転方法は、判断工程(図2のS105とS106)において水供給の異常を判断したときには、表示器18に水供給が異常であることを表わす表示を行なう表示工程(図2のS107)をさらに備えるものであるので、改質水ポンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1への水供給が異常であることを、表示器18の表示により、燃料電池システムの利用者またはサービスマンが知ることができ、サービスマンによる点検、故障診断、部品交換、故障修理などの対応を無駄なく迅速に行うことができる。   In addition, the fuel cell system of the present embodiment includes a display 18 that displays the operating state of the fuel cell system, and the determination means 17 is connected from the reforming water pump (reforming water supply means) 6 to the hydrogen generator 1. When it is determined that the water supply is abnormal, the display 18 displays that the water supply from the reforming water pump (reforming water supply means) 6 to the hydrogen generator 1 is abnormal. Further, in the operation method of the fuel cell system according to the present embodiment, when it is determined that the water supply is abnormal in the determination step (S105 and S106 in FIG. 2), the display 18 indicates that the water supply is abnormal. Since the display step (S107 in FIG. 2) to be performed is further provided, the display 18 indicates that the water supply from the reforming water pump (reforming water supply means) 6 to the hydrogen generator 1 is abnormal. Fuel cell system It is possible to know the user or a service person of the arm, inspection by a service person, fault diagnosis, replacement of parts, can be performed quickly without waste the correspondence of such repair.

また、本実施の形態の燃料電池システムにおいて、一酸化炭素濃度検知器14の代わりに、バーナ(燃焼器)3から排出される燃焼排ガス中の酸素濃度を検知する酸素濃度検知器を用いた場合は、判断手段17が、改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間における酸素濃度の最小値が所定濃度値(2%)より大きい場合(改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間に、酸素濃度が所定濃度値(2%)以下にならなかった場合)は、改質水ポンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1への水供給が異常であると判断するものであり、水素生成装置1への水の供給が開始されると、蒸発した水により過渡的に大量の原料ガスがバーナ(燃焼器)3に供給されるため、原料ガスの燃焼に必要な酸素が不足し、過渡的に酸素濃度が低下する。   In the fuel cell system according to the present embodiment, instead of the carbon monoxide concentration detector 14, an oxygen concentration detector that detects the oxygen concentration in the combustion exhaust gas discharged from the burner (combustor) 3 is used. The minimum value of the oxygen concentration after the determination unit 17 operates the reforming water pump (reforming water supply unit) 6 until a predetermined time (30 seconds) elapses is greater than the predetermined concentration value (2%). When it is large (when the oxygen concentration does not fall below the predetermined concentration value (2%) between the operation of the reforming water pump (reforming water supply means) 6 and the elapse of a predetermined time (30 seconds)) Determines that the water supply from the reforming water pump (reforming water supply means) 6 to the hydrogen generator 1 is abnormal, and evaporates when the water supply to the hydrogen generator 1 is started. A large amount of material gas is transiently burned by burned water (combustor To be supplied to 3, the oxygen required for combustion of the raw material gas is insufficient, transient oxygen concentration decreases.

したがって、改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間の燃焼排ガス中の酸素濃度の検知値の最小値が所定濃度値(2%)以下であれば(改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間に燃焼排ガス中の酸素濃度の検知値が所定濃度値(2%)以下になれば)、蒸発した水により過渡的に大量の原料ガスがバーナ(燃焼器)3に供給されて、原料ガスの燃焼に必要な酸素が不足し、燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度が低下したと推測できるので、水供給が正常と判断でき、逆に、改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間の燃焼排ガス中の酸素濃度の検知値の最小値が所定濃度値(2%)を超えていれば(改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間に燃焼排ガス中の酸素濃度の検知値が所定濃度値(2%)以下にならなければ)、燃焼が安定状態を維持しているので、水供給が異常であると判断できる。   Accordingly, the minimum value of the detected value of the oxygen concentration in the combustion exhaust gas from when the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated until a predetermined time (30 seconds) elapses is the predetermined concentration value (2% ) (The detected value of the oxygen concentration in the combustion exhaust gas is a predetermined concentration value (2) after the predetermined time (30 seconds) elapses after the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated. %) Or less), a large amount of raw material gas is transiently supplied to the burner (combustor) 3 by the evaporated water, so that oxygen necessary for combustion of the raw material gas is insufficient, and carbon monoxide in the combustion exhaust gas. Since it can be estimated that the concentration has decreased, it can be determined that the water supply is normal, and conversely, the combustion from when the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated until a predetermined time (30 seconds) elapses. If the minimum value of the detected oxygen concentration in the exhaust gas exceeds the specified concentration value (2%) (If the predetermined value (30 seconds) elapses after the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated, the detected value of the oxygen concentration in the combustion exhaust gas is less than the predetermined concentration value (2%). Otherwise, it can be determined that the water supply is abnormal because the combustion remains stable.

そのため、判断手段17に、改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間における酸素濃度検知器が検知した燃焼排ガス中の酸素濃度の最小値が所定濃度値(2%)を超えている場合(改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間に一酸化炭素濃度検知器(燃焼状態検知手段)14が検知した燃焼排ガス中の酸素濃度が所定濃度値(2%)以下にならない場合)は、改質水ポンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1への水供給が異常であると判断させ、改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間における酸素濃度検知器が検知した燃焼排ガス中の酸素濃度の最小値が所定濃度値(2%)以下である場合(改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間に、酸素濃度検知器が検知した燃焼排ガス中の酸素濃度が所定濃度値(2%)以下になる場合)は、改質水ポンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1への水供給が正常であると判断させることができる。   Therefore, the oxygen concentration in the combustion exhaust gas detected by the oxygen concentration detector during the predetermined time (30 seconds) after the reforming water pump (reformed water supply unit) 6 is operated by the judgment unit 17 is determined. When the minimum value exceeds the predetermined concentration value (2%) (the carbon monoxide concentration is detected after the predetermined time (30 seconds) elapses after the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated) (When the oxygen concentration in the combustion exhaust gas detected by the combustor (combustion state detection means) 14 does not fall below the predetermined concentration value (2%)) from the reforming water pump (reforming water supply means) 6 to the hydrogen generator 1 In the combustion exhaust gas detected by the oxygen concentration detector during a predetermined time (30 seconds) after the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated. The minimum oxygen concentration is less than the predetermined concentration value (2%) The oxygen concentration in the combustion exhaust gas detected by the oxygen concentration detector after the predetermined time (30 seconds) elapses after the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated. (When 2% or less), it can be determined that the water supply from the reforming water pump (reforming water supply means) 6 to the hydrogen generator 1 is normal.

また、本実施の形態の燃料電池システムにおいて、一酸化炭素濃度検知器14の代わりに、バーナ(燃焼器)3から排出される燃焼排ガス中の、原料ガスに含まれる可燃性の炭化水素系ガス濃度を検知する可燃ガス濃度検知器を用いた場合は、判断手段17が、改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間における可燃ガス濃度の最大値が所定濃度値(3000ppm)より小さい場合(改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間に、可燃ガス濃度が所定濃度値(3000ppm)以上にならなかった場合)は、改質水ポンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1への水供給が異常であると判断するものであり、水素生成装置1への水の供給が開始されると、蒸発した水により過渡的に大量の原料ガスがバーナ(燃焼器)3に供給されるため、過渡的に燃焼が不安定になり原料ガスの一部が未燃のまま排出される。   Further, in the fuel cell system of the present embodiment, in place of the carbon monoxide concentration detector 14, the combustible hydrocarbon gas contained in the raw material gas in the combustion exhaust gas discharged from the burner (combustor) 3 is used. In the case of using a combustible gas concentration detector that detects the concentration, the combustible gas is combustible during a predetermined time (30 seconds) after the determination unit 17 operates the reforming water pump (reforming water supply unit) 6. When the maximum value of the gas concentration is smaller than the predetermined concentration value (3000 ppm) (the combustible gas concentration is between the time when the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated and the predetermined time (30 seconds) elapses). The case where the concentration does not exceed the predetermined concentration value (3000 ppm)) is to judge that the water supply from the reforming water pump (reforming water supply means) 6 to the hydrogen generator 1 is abnormal, and the hydrogen generator Supply of water to 1 When started, a large amount of raw material gas is transiently supplied to the burner (combustor) 3 by the evaporated water, so that the combustion becomes transiently unstable and part of the raw material gas is discharged unburned. The

したがって、改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間の燃焼排ガス中の可燃ガス濃度の検知値の最大値が所定濃度値(3000ppm)以上であれば(改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間に燃焼排ガス中の可燃ガス濃度の検知値が所定濃度値(3000ppm)以上になれば)、蒸発した水により過渡的に大量の原料ガスがバーナ(燃焼器)3に供給されて、過渡的に燃焼が不安定になり原料ガスの一部が未燃のまま排出され、燃焼排ガス中の可燃ガス濃度が増加したと推測できるので、水供給が正常と判断でき、逆に、改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間の燃焼排ガス中の可燃ガス濃度の検知値の最大値が所定濃度値(3000ppm)未満であれば(改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間に燃焼排ガス中の可燃ガス濃度が所定濃度値(3000ppm)以上
にならなければ)、燃焼が安定状態を維持しているので、水供給が異常であると判断できる。
Therefore, the maximum value of the detected value of the combustible gas concentration in the combustion exhaust gas from when the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated until a predetermined time (30 seconds) elapses is the predetermined concentration value (3000 ppm). ) If it is above (the detected value of the combustible gas concentration in the combustion exhaust gas from the time when the reformed water pump (reformed water supply means) 6 is operated until a predetermined time (30 seconds) elapses) 3000 ppm) or more), a large amount of raw material gas is transiently supplied to the burner (combustor) 3 by the evaporated water, the combustion becomes transiently unstable, and a part of the raw material gas remains unburned. Since it can be estimated that the concentration of combustible gas in the exhaust gas is increased, the water supply can be determined to be normal. Conversely, a predetermined time (30) after the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated. Combustible in the flue gas until the second) If the maximum detected value of the gas concentration is less than the predetermined concentration value (3000 ppm) (combustion after the predetermined time (30 seconds) elapses after the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated) If the combustible gas concentration in the exhaust gas is not equal to or higher than the predetermined concentration value (3000 ppm), the combustion is in a stable state, so it can be determined that the water supply is abnormal.

そのため、判断手段17に、改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間における可燃ガス濃度検知器が検知した燃焼排ガス中の可燃ガス濃度の最大値が所定濃度値(3000ppm)より小さい場合(改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間に可燃ガス濃度検知器が検知した燃焼排ガス中の可燃ガス濃度が所定濃度値(3000ppm)以上にならない場合)は、改質水ポンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1への水供給が異常であると判断させ、改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間における可燃ガス濃度検知器が検知した燃焼排ガス中の可燃ガス濃度の最大値が所定濃度値(3000ppm)以上である場合(改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間に、可燃ガス濃度検知器が検知した燃焼排ガス中の可燃ガス濃度が所定濃度値(3000ppm)以上になる場合)は、改質水ポンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1への水供給が正常であると判断させることができる。   Therefore, the combustible gas in the combustion exhaust gas detected by the combustible gas concentration detector after the predetermined time (30 seconds) elapses after the determination means 17 operates the reforming water pump (reforming water supply means) 6. When the maximum value of the concentration is smaller than the predetermined concentration value (3000 ppm) (the combustible gas concentration detector is not activated until the predetermined time (30 seconds) elapses after the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated). If the detected combustible gas concentration in the flue gas does not exceed the predetermined concentration value (3000 ppm)), it is determined that the water supply from the reforming water pump (reforming water supply means) 6 to the hydrogen generator 1 is abnormal. And the maximum value of the combustible gas concentration in the combustion exhaust gas detected by the combustible gas concentration detector during the predetermined time (30 seconds) after the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated. Predetermined concentration value ( (000 ppm) or more (combustible gas in the combustion exhaust gas detected by the combustible gas concentration detector during the predetermined time (30 seconds) after the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated) When the gas concentration is equal to or higher than the predetermined concentration value (3000 ppm), it can be determined that the water supply from the reforming water pump (reforming water supply means) 6 to the hydrogen generator 1 is normal.

(実施の形態2)
図3は、本発明の実施の形態2における燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the fuel cell system according to Embodiment 2 of the present invention.

図3に示すように、本実施の形態における燃料電池システムは、図1に示す実施の形態1の燃料電池システムにおいて、燃焼状態検知手段として、一酸化炭素濃度検知器(燃焼状態検知手段)14の代わりに、バーナ(燃焼器)3の火炎を検知し、検知した火炎に応じて出力電流値が変わる火炎電流を出力する火炎検知器としてのフレームロッド19を備えたものであり、その他の構成は、図1に示す実施の形態1の燃料電池システムと同様である。   As shown in FIG. 3, the fuel cell system according to the present embodiment is a carbon monoxide concentration detector (combustion state detection means) 14 as a combustion state detection means in the fuel cell system according to the first embodiment shown in FIG. The flame rod 19 is detected as a flame detector that detects the flame of the burner (combustor) 3 and outputs a flame current whose output current value changes according to the detected flame. Is the same as the fuel cell system of the first embodiment shown in FIG.

フレームロッド19は、バーナ(燃焼器)3で燃焼が継続しているときには火炎状態を監視しており、判断手段17が、改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過してから、フレームロッド19の出力電流値がバーナ(燃焼器)3の火炎がなくなったと判断できる値まで低下すると、制御部16はバーナ(燃焼器)3の火炎が消失したと判断して、システム運転が異常であると判断し、表示器18に、バーナでの火炎消失による異常を表わす表示を行う。なお、バーナでの火炎消失による異常を表わす表示は、「失火異常」のような文字列でもいいし、アルファベットと数字を組み合わせた、いわゆるエラーコードでも構わない。   The flame rod 19 monitors the flame state when combustion is continued in the burner (combustor) 3, and the predetermined means 17 operates after the reforming water pump (reformed water supply means) 6 operates. When the output current value of the frame rod 19 decreases to a value at which it can be determined that the flame of the burner (combustor) 3 has disappeared after a lapse of time (30 seconds), the control unit 16 causes the flame of the burner (combustor) 3 to disappear. It is determined that the system operation is abnormal, and a display indicating an abnormality due to the disappearance of the flame in the burner is displayed on the display 18. The display indicating the abnormality due to the disappearance of the flame in the burner may be a character string such as “misfire abnormality”, or a so-called error code combining alphabets and numbers.

なお、本実施の形態における構成部材としてのフレームロッド19は、燃焼状態検知手段としての火炎検知器の具体的な実施の一例である。   The frame rod 19 as a constituent member in the present embodiment is an example of a specific implementation of a flame detector as a combustion state detection means.

本実施の形態における燃料電池システムは、触媒を用いて、原料ガス供給流路4から供給される都市ガスやプロパンガスなどの炭化水素系の原料ガスと、改質水供給流路5から供給される水とから、水素を主成分とする燃料ガスを生成する水素生成装置1と、水素生成装置1で生成され燃料ガス供給流路7から供給された燃料ガスと、空気供給手段(図示せず)から供給された空気に含まれる酸素とを用いて発電を行なう燃料電池2と、燃焼ファン13により燃焼用空気が供給され、水素生成装置1に原料ガスが供給され始めてから水素生成装置1で生成された燃料ガスが燃料電池2に供給されるまでは水素生成装置1から排出されるガスを燃焼ファン13により供給された燃焼用空気を用いて燃焼させ、燃料ガスが燃料電池2に供給され始めてからは燃料電池2で消費されなかった燃料ガスを燃焼ファン13により供給された燃焼用空気を用いて燃焼させて水素生成装置1内の触媒を加
熱するバーナ(燃焼器)3と、改質水供給流路5に設けられ水素生成装置1に水を供給する改質水ポンプ(改質水供給手段)6と、水素生成装置1において燃料電池2に供給可能な状態の燃料ガスを生成できるようになるまで水素生成装置1から排出されるガスを燃料電池2に供給することなくバーナ(燃焼器)3に供給するための燃料バイパス手段(燃料ガス供給流路7と、燃料電池2での発電に使用しなかった燃料ガスを排出してバーナ(燃焼器)3に供給する燃料ガス排出流路8と、燃料ガス供給流路7の途中から分岐して燃料ガス排出流路8に合流するバイパス流路9と、燃料ガス供給流路7におけるバイパス流路9への分岐点より燃料電池2側の燃料ガス供給流路7に設けられた電磁弁10と、燃料ガス排出流路8におけるバイパス流路9との合流点より燃料電池2側の燃料ガス排出流路8に設けられた電磁弁11と、バイパス流路8に設けられた電磁弁12)と、バーナ(燃焼器)3の燃焼排ガスを系外に排出する燃焼排ガス流路15と、バーナ(燃焼器)3の火炎を検知し、検知した火炎に応じて出力電流値が変わる火炎電流を出力する火炎検知器(燃焼状態検知手段)としてのフレームロッド19と、制御部16と、燃料電池システムの運転状態を表示する表示器18とを備える。
The fuel cell system in the present embodiment is supplied from a reforming water supply channel 5 and a hydrocarbon-based source gas such as city gas or propane gas supplied from the source gas supply channel 4 using a catalyst. A hydrogen generating device 1 for generating a fuel gas mainly composed of hydrogen from the water, a fuel gas generated by the hydrogen generating device 1 and supplied from the fuel gas supply flow path 7, and an air supply means (not shown) The fuel cell 2 that generates power using oxygen contained in the air supplied from the above) and the combustion air is supplied by the combustion fan 13 and the hydrogen generator 1 starts supplying the source gas to the hydrogen generator 1. Until the generated fuel gas is supplied to the fuel cell 2, the gas discharged from the hydrogen generator 1 is burned using the combustion air supplied by the combustion fan 13, and the fuel gas is supplied to the fuel cell 2. Beginning A burner (combustor) 3 that heats the catalyst in the hydrogen generator 1 by combusting fuel gas that has not been consumed in the fuel cell 2 by using combustion air supplied by the combustion fan 13, and reforming A reformed water pump (reformed water supply means) 6 that is provided in the water supply channel 5 and supplies water to the hydrogen generator 1 and a fuel gas that can be supplied to the fuel cell 2 in the hydrogen generator 1 can be generated. In order to supply the gas discharged from the hydrogen generator 1 to the burner (combustor) 3 without supplying it to the fuel cell 2 until it becomes (fuel gas supply flow path 7 and fuel cell 2 A fuel gas discharge passage 8 that discharges fuel gas that has not been used for power generation and supplies the burner (combustor) 3 to the fuel gas discharge passage 8 branches from the middle of the fuel gas supply passage 7. Bypass passage 9 and fuel gas supply The fuel cell from the junction of the solenoid valve 10 provided in the fuel gas supply channel 7 on the fuel cell 2 side from the branch point to the bypass channel 9 in the path 7 and the bypass channel 9 in the fuel gas discharge channel 8 Combustion exhaust gas flow for discharging the combustion exhaust gas of the burner (combustor) 3 from the electromagnetic valve 11 provided in the fuel gas discharge flow path 8 on the second side, the electromagnetic valve 12 provided in the bypass flow path 8) A flame rod 19 as a flame detector (combustion state detection means) that detects a flame of the passage 15 and a burner (combustor) 3 and outputs a flame current whose output current value changes according to the detected flame; 16 and a display 18 for displaying the operating state of the fuel cell system.

制御部16は、水素生成装置1に原料ガスのみを供給して水素生成装置1から排出される原料ガスを燃料バイパス手段を通じてバーナ(燃焼器)3に供給して、バーナ(燃焼器)3で燃焼を開始させた後で触媒の温度が所定温度に達するなどの所定条件を満たせば改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させ、改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間経過するまでの間における火炎検知器(燃焼状態検知手段)としてのフレームロッド19が検知する検知値(検知したバーナ(燃焼器)3の火炎に応じて出力する火炎電流値)が所定条件(1μA以下)を満たすか満たさないかで、改質水ポンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1への水供給が異常であるか否かを判断(火炎検知器(燃焼状態検知手段)としてのフレームロッド19がバーナ(燃焼器)3の火炎を検知して出力する火炎電流値が、1μA以下になることがあれば正常、1μAを超える状態を維持していれば異常と判断)する判断手段17を有する。そして、制御部16は、判断手段17により、改質水ポンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1への水供給が異常であると判断した場合は、表示器18に、水供給が異常であることを表わす表示をさせ、水素生成装置1と水素生成装置1の動作に関連する改質水ポンプ(改質水供給手段)6や燃焼ファン13等の周辺機器の運転を停止すると共に、例えば、原料ガス供給流路4を電磁弁(図示せず)で閉鎖して、水素生成装置1への原料ガスの供給を停止する。   The control unit 16 supplies only the source gas to the hydrogen generator 1 and supplies the source gas discharged from the hydrogen generator 1 to the burner (combustor) 3 through the fuel bypass means. If a predetermined condition such that the temperature of the catalyst reaches a predetermined temperature after starting combustion is satisfied, the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated, and the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated. Detected value detected by the flame rod 19 as a flame detector (combustion state detection means) after a predetermined time elapses from the operation of the flame (flame current output according to the detected flame of the burner (combustor) 3) Whether or not the water supply from the reforming water pump (reforming water supply means) 6 to the hydrogen generator 1 is abnormal is determined based on whether or not the value) satisfies a predetermined condition (1 μA or less) (flame detection) As a detector (combustion state detection means) A determination means for determining that the flame rod 19 detects the flame of the burner (combustor) 3 and outputs a flame current value of 1 μA or less, normal if it exceeds 1 μA, and abnormal) 17. When the control unit 16 determines that the water supply from the reforming water pump (reforming water supply unit) 6 to the hydrogen generator 1 is abnormal by the determination unit 17, the control unit 16 supplies the water to the display unit 18. Is displayed, and the operation of the peripheral devices such as the hydrogen generator 1 and the reforming water pump (reforming water supply means) 6 and the combustion fan 13 related to the operation of the hydrogen generator 1 is stopped. At the same time, for example, the source gas supply flow path 4 is closed by a solenoid valve (not shown), and the supply of the source gas to the hydrogen generator 1 is stopped.

以上のように構成された本実施の形態の燃料電池システムについて、図4に示すフローチャートを用いて、以下、その動作を説明する。   The operation of the fuel cell system of the present embodiment configured as described above will be described below using the flowchart shown in FIG.

水素生成装置1から燃料電池2に燃料ガスを供給するための運転(燃料電池2で発電するための運転)を開始すると、最初に、原料ガス燃焼工程(水素生成装置1に原料ガスのみを供給して水素生成装置1から排出される原料ガスを燃料バイパス手段を通じてバーナ(燃焼器)3に供給して燃焼させる工程)を始める。   When an operation for supplying fuel gas from the hydrogen generator 1 to the fuel cell 2 (operation for generating electricity with the fuel cell 2) is started, first, a raw material gas combustion process (supplying only the raw material gas to the hydrogen generator 1) Then, the step of supplying the raw material gas discharged from the hydrogen generator 1 to the burner (combustor) 3 through the fuel bypass means and burning it is started.

原料ガス燃焼工程では、まず、原料ガス供給流路4を通じて原料ガスのみを水素生成装置1に供給する(S201)。このとき、電磁弁10,11は閉状態、電磁弁12は開状態になっているので、水素生成装置1に供給された原料ガスは、水素生成装置1から、燃料ガス供給流路7、バイパス流路9、燃料ガス排出流路8を通ってバーナ(燃焼器)3に供給される。   In the source gas combustion process, first, only source gas is supplied to the hydrogen generator 1 through the source gas supply channel 4 (S201). At this time, since the solenoid valves 10 and 11 are in the closed state and the solenoid valve 12 is in the open state, the raw material gas supplied to the hydrogen generator 1 is supplied from the hydrogen generator 1 to the fuel gas supply flow path 7 and the bypass. The gas is supplied to the burner (combustor) 3 through the flow path 9 and the fuel gas discharge flow path 8.

バーナ(燃焼器)3には、燃焼ファン13により燃焼用の空気も供給され、図示していない点火器を作動させることにより、着火・燃焼を開始する(S202)。バーナ(燃焼器)3の燃焼により水素生成装置1の触媒が加熱され、水素生成装置1に水を供給してもいい温度まで上昇したかどうかを水素生成装置1の触媒周辺部等の必要箇所に設けられた
温度検知器(図示せず)の検知温度を基に判断し(S203)、水素生成装置1に水を供給してもいい温度まで上昇するのを待つ。
Combustion air is also supplied to the burner (combustor) 3 by the combustion fan 13, and ignition and combustion are started by operating an igniter (not shown) (S202). Whether the catalyst of the hydrogen generator 1 is heated by the combustion of the burner (combustor) 3 and whether or not the temperature has risen to a temperature at which water can be supplied to the hydrogen generator 1, is necessary in the periphery of the catalyst of the hydrogen generator 1. (S203), and waits for the temperature to rise to a temperature at which water can be supplied to the hydrogen generator 1.

そして、水素生成装置1に水を供給してもいい温度状態になると、原料ガス燃焼工程を終了して、水供給開始工程(原料ガス燃焼工程における原料ガスの供給と水素生成装置から排出されるガスのバーナ(燃焼器)3での燃焼を続けながら改質水ポンプ(改質水供給手段)6による水素生成装置1への水供給動作を開始する工程)に移る。   And when it will be in the temperature state which can supply water to the hydrogen production | generation apparatus 1, a raw material gas combustion process will be complete | finished and it will be discharged | emitted from a water supply start process (supply of the raw material gas in a raw material gas combustion process and a hydrogen production | generation apparatus) The process proceeds to the step of starting the water supply operation to the hydrogen generator 1 by the reforming water pump (reforming water supply means) 6 while continuing the combustion of the gas in the burner (combustor) 3.

水供給開始工程では、改質水ポンプ(改質水供給手段)6による水素生成装置1への水供給動作を開始する(S204)。水供給開始工程が済むと、判断工程(改質水ポンプ(改質水供給手段)6による水供給動作の開始から所定時間経過するまでの間における火炎検知器(燃焼状態検知手段)としてのフレームロッド19の出力する火炎電流値が所定条件を満たすか満たさないかで、水供給が異常であるか否かを判断する工程)に移る。   In the water supply start process, water supply operation to the hydrogen generator 1 by the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is started (S204). When the water supply start process is completed, the determination process (frame as a flame detector (combustion state detection means) from the start of the water supply operation by the reforming water pump (reformed water supply means) 6 until a predetermined time elapses). The process proceeds to a step of determining whether or not the water supply is abnormal depending on whether the flame current value output by the rod 19 satisfies the predetermined condition or not.

判断工程では、火炎検知器(燃焼状態検知手段)としてのフレームロッド19の炎電流値が、所定値である1μA以下であるか否かを判断手段17が判断する(S205)。   In the determination step, the determination means 17 determines whether or not the flame current value of the frame rod 19 as a flame detector (combustion state detection means) is a predetermined value of 1 μA or less (S205).

制御部16が、改質水ポンプ(改質水供給手段)6に水供給動作を行わせてから所定時間(本実施の形態では、30秒間)経過するまでの間に、火炎検知器(燃焼状態検知手段)としてのフレームロッド19の炎電流値が、所定値である1μA以下になれば、改質水ポンプ(改質水供給手段)6による水素生成装置1への水供給が正常であると判断手段17が判断し、S205をYes側に分岐して次のS208のステップに進み、水素生成装置1により生成される燃料ガス中の一酸化炭素が、燃料電池2の触媒性能を低下させない濃度まで十分低下すると、遮断弁10,11を開、遮断弁12を閉とすることにより、バイパス流路9を閉鎖し、燃料ガスを燃料ガス供給流路7を通じて燃料電池2に供給し、燃料電池2は、水素生成装置1で生成され燃料ガス供給流路7から供給された燃料ガスと、空気供給手段(図示せず)から供給された空気に含まれる酸素とを電気化学的に反応させることにより発電を行なう。   A flame detector (combustion) between the time when a predetermined time (in this embodiment, 30 seconds) elapses after the control unit 16 causes the reforming water pump (reforming water supply means) 6 to perform the water supply operation. If the flame current value of the frame rod 19 as the state detection means is equal to or less than a predetermined value of 1 μA, the water supply to the hydrogen generator 1 by the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is normal. The determination means 17 determines that S205 is branched to Yes and proceeds to the next step S208, where carbon monoxide in the fuel gas generated by the hydrogen generator 1 does not deteriorate the catalytic performance of the fuel cell 2. When the concentration is sufficiently reduced, the shutoff valves 10 and 11 are opened and the shutoff valve 12 is closed, thereby closing the bypass passage 9 and supplying the fuel gas to the fuel cell 2 through the fuel gas supply passage 7. The battery 2 is a hydrogen generator 1 Made is a fuel gas supplied from the fuel gas supply passage 7, to generate electric power by electrochemical reaction and oxygen contained in the supplied air from the air supply means (not shown).

もし、制御部16が、改質水ポンプ(改質水供給手段)6に水供給動作を行わせてから所定時間(本実施の形態では、30秒間)経過するまでの間に、火炎検知器(燃焼状態検知手段)としてのフレームロッド19の火炎電流値が、所定値である1μA以下になれなければ、改質水ポンプ(改質水供給手段)6による水素生成装置1への水供給に異常があると判断手段17が判断し、S206をYes側に分岐して次のS207のステップに進み、表示器18に水供給が異常であることを表わす表示を行わせ(S207)、水素生成装置1と水素生成装置1の動作に関連する改質水ポンプ(改質水供給手段)6や燃焼ファン13等の周辺機器の運転を停止すると共に、例えば、原料ガス供給流路4を電磁弁(図示せず)で閉鎖して、水素生成装置1への原料ガスの供給を停止する(S209)。なお、これら一連の動作は、制御部16により制御・運転されている。   If the control unit 16 causes the reforming water pump (reforming water supply means) 6 to perform the water supply operation, a predetermined period of time (in this embodiment, 30 seconds) elapses before the flame detector. If the flame current value of the flame rod 19 as the (combustion state detection means) does not become a predetermined value of 1 μA or less, the reforming water pump (reforming water supply means) 6 supplies water to the hydrogen generator 1. The determination means 17 determines that there is an abnormality, branches S206 to the Yes side, proceeds to the next step S207, and causes the display 18 to display that the water supply is abnormal (S207). The operation of the peripheral devices such as the reforming water pump (reforming water supply means) 6 and the combustion fan 13 related to the operation of the apparatus 1 and the hydrogen generator 1 is stopped, and, for example, the raw material gas supply flow path 4 is connected to the solenoid valve Closed (not shown) to generate hydrogen To stop the supply of the raw material gas to the location 1 (S209). These series of operations are controlled and operated by the control unit 16.

なお、本実施の形態では、改質水ポンプ(改質水供給手段)6による水素生成装置1への水供給に異常があるか否かを判断する時の、水供給開始からの所定時間を、30秒間としているが、厳密に30秒間である必要はなく、改質水供給開始時の触媒温度から、水供給が無い状態で水素生成装置1の触媒劣化が発生しない温度までの昇温時間より短い時間の範囲で、適切に設定することができる。   In the present embodiment, the predetermined time from the start of water supply when determining whether or not there is an abnormality in the water supply to the hydrogen generator 1 by the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is used. , 30 seconds, but it is not necessarily strictly 30 seconds. The temperature rise time from the catalyst temperature at the start of the reforming water supply to the temperature at which no catalyst deterioration of the hydrogen generator 1 occurs in the absence of water supply. It can be set appropriately within a shorter time range.

また、本実施の形態では、火炎検知器(燃焼状態検知手段)としてのフレームロッド19の火炎電流値の所定値を1μAとしているが、厳密に1μAである必要はなく、バーナ(燃焼器)3での安定燃焼時におけるフレームロッド19の出力値より小さい範囲で適切に設定することができる。また、上述のように予め設定しても構わないし、上述の起動動
作のステップS203において検知したフレームロッド19の火炎電流値を基準にして制御部16で設定しても構わない。なお一般的なガス給湯器では、都市ガスを安定燃焼させた場合の出力としては10μA程度であることが知られている。
Further, in the present embodiment, the predetermined value of the flame current value of the frame rod 19 as the flame detector (combustion state detection means) is 1 μA, but it is not necessarily strictly 1 μA, and the burner (combustor) 3 It can be set appropriately within a range smaller than the output value of the frame rod 19 at the time of stable combustion. Further, it may be set in advance as described above, or may be set by the control unit 16 with reference to the flame current value of the frame rod 19 detected in step S203 of the above-described starting operation. In general gas water heaters, it is known that the output when city gas is stably burned is about 10 μA.

ステップS204において、改質水供給を開始すると蒸発した水により過渡的に大量の原料ガスが、燃料ガス供給流路7、バイパス流路9、燃料ガス排出流路8を通じてバーナ(燃焼器)3に供給されるため、火炎がバーナ(燃焼器)3から浮いた状態になり、フレームロッド19の火炎電流値としての出力信号が低下する。   In step S204, when the reforming water supply is started, a large amount of raw material gas is transiently transferred to the burner (combustor) 3 through the fuel gas supply channel 7, the bypass channel 9, and the fuel gas discharge channel 8 by the evaporated water. Since the fuel is supplied, the flame floats from the burner (combustor) 3, and the output signal as the flame current value of the frame rod 19 decreases.

本実施の形態における燃料電池システムの構成および運転方法をとると、不安定となった燃焼状態を表わす検知値である出力信号が所定値(例えば、1μA)以下に低下したときには、判断手段17が「水供給は異常ではない」と判断することができる。また一方、ステップS204において、改質水供給を開始したときに何らかの異常により水供給ができないときには、水供給開始の後に大量の原料ガスが、燃料ガス供給流路7、バイパス流路9、燃料ガス排出流路8を通じてバーナ(燃焼器)3に供給されることはないため、燃焼状態も安定であり、フレームロッド19の火炎電流値としての出力信号の低下も発生しない。この安定した燃焼状態でのフレームロッド19の火炎電流値としての出力信号が所定値(例えば、1μA)以上であるときには、判断手段17が「水供給は異常である」と判断することができる。そのため、従来の燃料電池システムのように水流量センサ等の高価なセンサを使用することなく水素生成用の水供給の異常を判断するができるため、燃料電池システムの低コスト化を実現することができる。   Taking the configuration and operating method of the fuel cell system in the present embodiment, when the output signal, which is a detected value indicating the unstable combustion state, falls below a predetermined value (for example, 1 μA), the judging means 17 It can be determined that the water supply is not abnormal. On the other hand, in step S204, when water supply cannot be performed due to some abnormality when the reforming water supply is started, a large amount of source gas is supplied from the fuel gas supply channel 7, the bypass channel 9, and the fuel gas after the water supply is started. Since it is not supplied to the burner (combustor) 3 through the discharge channel 8, the combustion state is stable, and the output signal as the flame current value of the frame rod 19 does not decrease. When the output signal as the flame current value of the frame rod 19 in the stable combustion state is a predetermined value (for example, 1 μA) or more, the determination means 17 can determine that “the water supply is abnormal”. Therefore, it is possible to determine an abnormality in the water supply for hydrogen generation without using an expensive sensor such as a water flow sensor as in the conventional fuel cell system, so that the cost of the fuel cell system can be reduced. it can.

また、さらに本実施の形態における燃料電池システムの構成および運転方法をとると、判断手段17は水供給が異常であると判断し、表示器18に、水供給が異常であることを表わす表示をすることができる。そのため「水供給が異常」である場合において、使用者やメンテナンス者に対して「水供給が異常」であることを報知することができる。   Further, taking the configuration and operation method of the fuel cell system in the present embodiment, the determination means 17 determines that the water supply is abnormal, and displays on the display 18 that the water supply is abnormal. can do. Therefore, when “water supply is abnormal”, it is possible to notify the user or maintenance person that “water supply is abnormal”.

以上のように本実施の形態の燃料電池システムは、触媒を用いて原料ガスと水とから水素を主成分とする燃料ガスを生成する水素生成装置1と、水素生成装置1で生成された燃料ガスと空気を用いて発電を行なう燃料電池2と、水素生成装置1に原料ガスが供給され始めてから水素生成装置1で生成された燃料ガスが燃料電池2に供給されるまでは水素生成装置1から排出されるガスを燃焼させ燃料ガスが燃料電池2に供給され始めてからは燃料電池2で消費されなかった燃料ガスを燃焼させて水素生成装置1内の触媒を加熱するバーナ(燃焼器)3と、水素生成装置1に水を供給する改質水ポンプ(改質水供給手段)6と、水素生成装置1において燃料電池2に供給可能な状態の燃料ガスを生成できるようになるまで水素生成装置1から排出されるガスを燃料電池2に供給することなくバーナ(燃焼器)3に供給するための燃料バイパス手段(燃料ガス供給流路7と、燃料ガス排出流路8と、バイパス流路9と、電磁弁10,11,12)と、バーナ(燃焼器)3の火炎を検知(燃焼状態を検知)し検知した火炎に応じて出力電流値が変わる火炎電流を出力する火炎検知器(燃焼状態検知手段)としてのフレームロッド19と、制御部16とを備え、制御部16は、水素生成装置1に原料ガスのみを供給して水素生成装置1から排出される原料ガスを燃料バイパス手段を通じてバーナ(燃焼器)3に供給して、バーナ(燃焼器)3で燃焼を開始させた後で所定条件を満たせば改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させ、改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間経過するまでの間における火炎検知器(燃焼状態検知手段)としてのフレームロッド19が検知する検知値(検知したバーナ(燃焼器)3の火炎に応じて出力する火炎電流値)が所定条件(1μA以下)を満たすか満たさないかで、改質水ポンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1への水供給が異常であるか否かを判断(火炎検知器(燃焼状態検知手段)としてのフレームロッド19がバーナ(燃焼器)3の火炎を検知して出力する火炎電流値が、1μA以下になることがあれば正常、1μAを超える状態を維持していれば異常と判断)する判断手段
17を有する燃料電池システムである。
As described above, the fuel cell system according to the present embodiment includes the hydrogen generator 1 that generates a fuel gas containing hydrogen as a main component from the raw material gas and water using the catalyst, and the fuel generated by the hydrogen generator 1. The fuel cell 2 that generates power using gas and air, and the hydrogen generator 1 from when the raw material gas starts to be supplied to the hydrogen generator 1 until the fuel gas generated by the hydrogen generator 1 is supplied to the fuel cell 2 A burner (combustor) 3 that burns fuel gas that has not been consumed in the fuel cell 2 and heats the catalyst in the hydrogen generator 1 by burning the gas discharged from the fuel cell 2 and starting to be supplied to the fuel cell 2. Hydrogen generation until the hydrogen generator 1 can generate fuel gas that can be supplied to the fuel cell 2 by the reforming water pump (reforming water supply means) 6 that supplies water to the hydrogen generator 1 Waste from device 1 Bypass means (fuel gas supply flow path 7, fuel gas discharge flow path 8, bypass flow path 9 and electromagnetic) for supplying the burned gas to the burner (combustor) 3 without supplying it to the fuel cell 2 Flame detector (combustion state detection means) that detects a flame of the valve 10, 11, 12) and the burner (combustor) 3 (detects the combustion state) and outputs a flame current whose output current value changes according to the detected flame ) As a frame rod 19 and a control unit 16. The control unit 16 supplies only the source gas to the hydrogen generator 1 and discharges the source gas discharged from the hydrogen generator 1 through the fuel bypass means (burner). If the predetermined condition is satisfied after the combustion is started by the burner (combustor) 3, the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated and the reforming water pump (reforming) Water supply means) 6 after operating A detection value (a flame current value output according to the detected flame of the burner (combustor) 3) detected by the flame rod 19 as a flame detector (combustion state detection means) until the time elapses is a predetermined condition ( It is determined whether or not the water supply from the reforming water pump (reforming water supply means) 6 to the hydrogen generator 1 is abnormal (flame detector (combustion state detection means)). ) Is detected as normal when the flame current value detected and output by the flame rod 19 of the burner (combustor) 3 is 1 μA or less, and abnormal when the state exceeding 1 μA is maintained) This is a fuel cell system having a judging means 17 for performing the above.

上記構成によると、水素生成装置1に原料ガスのみを供給して、水素生成装置1から排出される原料ガスを燃料バイパス手段(バイパス流路9)を通じてバーナ(燃焼器)3に供給して、バーナ(燃焼器)3で燃焼を開始させた後で、改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させて改質水ポンプ(改質水供給手段)6が水素生成装置1への水の供給を開始すると、蒸発した水により過渡的に大量の原料ガスがバーナ(燃焼器)3に供給され、過渡的に火炎がバーナ(燃焼器)3から浮いた状態になり、火炎がバーナ(燃焼器)3から浮いた状態になった時にフレームロッド19の火炎電流値としての出力信号が低下するが、その過渡的に火炎がバーナ(燃焼器)3から浮いた状態になる燃焼状態を火炎検知器(燃焼状態検知手段)としてのフレームロッド19で検知し、不安定となった燃焼状態を表わす検知値(火炎電流値)を基に判断手段17が「水供給は異常ではない」と判断することができる。   According to the above configuration, only the raw material gas is supplied to the hydrogen generator 1, the raw material gas discharged from the hydrogen generator 1 is supplied to the burner (combustor) 3 through the fuel bypass means (bypass passage 9), After the combustion is started by the burner (combustor) 3, the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated so that the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is supplied to the hydrogen generator 1. When the supply of water is started, a large amount of raw material gas is transiently supplied to the burner (combustor) 3 by the evaporated water, and the flame is transiently floated from the burner (combustor) 3 so that the flame is burned. The output signal as the flame current value of the frame rod 19 is lowered when the flame rod 19 floats from the (combustor) 3, but the combustion state in which the flame floats from the burner (combustor) 3 is transient. As a flame detector (combustion state detection means) Detected by the frame rods 19, can be detected value representing the state of combustion becomes unstable (flame current value) is judging means 17 based on determining the "water supply is not abnormal."

また、水素生成装置1に原料ガスのみを供給して、水素生成装置1から排出される原料ガスを燃料バイパス手段(バイパス流路9)を通じてバーナ(燃焼器)3に供給して、バーナ(燃焼器)3で燃焼を開始させた後で、改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させたが、何らかの異常により改質水ポンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1に水の供給ができない場合には、改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させた後も、安定した燃焼状態を維持するので、この安定した燃焼状態を火炎検知器(燃焼状態検知手段)としてのフレームロッド19で検知し、安定である燃焼状態を表わす検知値(火炎電流値)を基に判断手段17が「水供給は異常である」と判断することができる。   Further, only the raw material gas is supplied to the hydrogen generator 1, and the raw material gas discharged from the hydrogen generator 1 is supplied to the burner (combustor) 3 through the fuel bypass means (bypass passage 9), and the burner (combustion) is supplied. The reforming water pump (reforming water supply means) 6 was operated after the combustion was started in the reactor 3, but the hydrogen generator 1 from the reforming water pump (reforming water supply means) 6 due to some abnormality. When water cannot be supplied to the tank, a stable combustion state is maintained even after the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated. This stable combustion state is detected by a flame detector (combustion state). Based on the detection value (flame current value) that is detected by the frame rod 19 as the detection means) and indicates a stable combustion state, the determination means 17 can determine that “the water supply is abnormal”.

したがって、水流量センサ等の高価なセンサの代わりに、比較的安価な火炎検知器(燃焼状態検知手段)としてのフレームロッド19を用いて、水素生成用の水供給の異常を判断することができるので、燃料電池システムの低コスト化を実現することができる。   Therefore, instead of an expensive sensor such as a water flow rate sensor, the flame rod 19 as a relatively inexpensive flame detector (combustion state detection means) can be used to determine an abnormality in water supply for hydrogen generation. Therefore, the cost reduction of the fuel cell system can be realized.

以上のように本実施の形態の燃料電池システムの運転方法は、触媒を用いて原料ガスと水とから水素を主成分とする燃料ガスを生成する水素生成装置1と、水素生成装置1で生成された燃料ガスと空気を用いて発電を行なう燃料電池2と、水素生成装置1に原料ガスが供給され始めてから水素生成装置1で生成された燃料ガスが燃料電池2に供給されるまでは水素生成装置1から排出されるガスを燃焼させ燃料ガスが燃料電池2に供給され始めてからは燃料電池2で消費されなかった燃料ガスを燃焼させて水素生成装置1内の触媒を加熱するバーナ(燃焼器)3と、水素生成装置1に水を供給する改質水ポンプ(改質水供給手段)6と、水素生成装置1において燃料電池2に供給可能な状態の燃料ガスを生成できるようになるまで水素生成装置1から排出されるガスを燃料電池2に供給することなくバーナ(燃焼器)3に供給するための燃料バイパス手段(燃料ガス供給流路7と、燃料ガス排出流路8と、バイパス流路9と、電磁弁10,11,12)と、バーナ(燃焼器)3の火炎を検知(燃焼状態を検知)し検知した火炎に応じて出力電流値が変わる火炎電流を出力する火炎検知器(燃焼状態検知手段)としてのフレームロッド19とを備えた燃料電池システムの運転方法であって、水素生成装置1に原料ガスのみを供給して水素生成装置1から排出される原料ガスを燃料バイパス手段(バイパス流路9)を通じてバーナ(燃焼器)3に供給して燃焼させる原料ガス燃焼工程(図4のS201とS202)と、原料ガス燃焼工程における原料ガスの供給と水素生成装置1から排出されるガスのバーナ(燃焼器)3での燃焼を続けながら改質水ポンプ(改質水供給手段)6による水素生成装置1への水供給動作を開始する水供給開始工程(図4のS204)と、改質水ポンプ(改質水供給手段)6による水供給動作の開始から所定時間(30秒)経過するまでの間における火炎検知器(燃焼状態検知手段)としてのフレームロッド19が検知する検知値(検知したバーナ(燃焼器)3の火炎に応じて出力する火炎電流値)が所定条件(1μA以下)を満たすか満たさないかで、改質水ポンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1への水供
給が異常であるか否かを判断(火炎検知器(燃焼状態検知手段)としてのフレームロッド19がバーナ(燃焼器)3の火炎を検知して出力する火炎電流値が、1μA以下になることがあれば正常、1μAを超える状態を維持していれば異常と判断)する判断工程(図4のS205とS206)を有する燃料電池システムの運転方法である。
As described above, the operation method of the fuel cell system according to the present embodiment includes the hydrogen generator 1 that generates a fuel gas mainly composed of hydrogen from the raw material gas and water using the catalyst, and the hydrogen generator 1 generates the fuel gas. The fuel cell 2 that generates power using the generated fuel gas and air, and the hydrogen gas from the start of supply of the raw material gas to the hydrogen generator 1 until the fuel gas generated by the hydrogen generator 1 is supplied to the fuel cell 2 A burner (combustion) that heats the catalyst in the hydrogen generator 1 by burning the fuel gas that has not been consumed in the fuel cell 2 after the gas discharged from the generator 1 is combusted and the fuel gas begins to be supplied to the fuel cell 2 3), a reforming water pump (reforming water supply means) 6 for supplying water to the hydrogen generator 1, and a fuel gas that can be supplied to the fuel cell 2 in the hydrogen generator 1. Until hydrogen generation equipment Fuel bypass means (fuel gas supply flow path 7, fuel gas discharge flow path 8, and bypass flow path 9 for supplying gas discharged from 1 to the burner (combustor) 3 without supplying it to the fuel cell 2 And a flame detector (combustion) for detecting a flame of the burner (combustor) 3 (detecting the combustion state) and outputting a flame current whose output current value changes according to the detected flame. This is a method of operating a fuel cell system including a frame rod 19 as a state detection means), which supplies only the raw material gas to the hydrogen generator 1 and supplies the raw material gas discharged from the hydrogen generator 1 to the fuel bypass means ( A raw material gas combustion process (S201 and S202 in FIG. 4) that is supplied to the burner (combustor) 3 through the bypass flow path 9) and combusted, and the supply of the raw material gas and the exhaust gas from the hydrogen generator 1 in the raw material gas combustion process. Water supply start step (S204 in FIG. 4) for starting the water supply operation to the hydrogen generator 1 by the reforming water pump (reforming water supply means) 6 while continuing combustion in the burner (combustor) 3 of the generated gas ) And a flame rod 19 as a flame detector (combustion state detection means) from the start of the water supply operation by the reforming water pump (reformed water supply means) 6 until a predetermined time (30 seconds) elapses. The reformed water pump (reformed water supply means) 6 determines whether the detected value (the flame current value output in accordance with the detected flame of the burner (combustor) 3) satisfies the predetermined condition (1 μA or less) or not. Whether or not the water supply to the hydrogen generator 1 is abnormal is determined by the flame rod 19 as a flame detector (combustion state detection means) detecting the flame of the burner (combustor) 3 and outputting the flame current The value should be 1μA or less Normal if a method of operating a fuel cell system having a process determining the abnormal judgment) if the remains of more than 1 .mu.A (S205 and S206 in FIG. 4).

本運転方法によると、原料ガス燃焼工程から水供給開始工程に工程が移行することにより、蒸発した水により過渡的に大量の原料ガスがバーナ(燃焼器)3に供給され、燃焼状態も過渡的に不安定となるが、次工程の判断工程において、その過渡的に不安定となった燃焼状態を火炎検知器(燃焼状態検知手段)としてのフレームロッド19で検知し、不安定となった燃焼状態を表わす検知値を基に(判断手段17が)「水供給は異常ではない」と判断することができる。   According to this operation method, the process shifts from the raw material gas combustion process to the water supply start process, so that a large amount of raw material gas is transiently supplied to the burner (combustor) 3 by the evaporated water, and the combustion state is also transient. However, in the determination process of the next step, the transiently unstable combustion state is detected by the flame rod 19 as a flame detector (combustion state detection means), and the unstable combustion Based on the detected value representing the state (determination means 17), it can be determined that “the water supply is not abnormal”.

また、水供給開始工程において改質水ポンプ(改質水供給手段)6の水供給動作を開始したときに何らかの異常により水素生成装置1への水供給ができない場合には、水供給動作の開始の後に大量の原料ガスがバーナ(燃焼器)3に供給されることはないため、燃焼状態も安定であるが、次工程の判断工程において、この安定した燃焼状態を火炎検知器(燃焼状態検知手段)としてのフレームロッド19で検知し、安定である燃焼状態を表わす検知値を基に判断手段が「水供給は異常である」と判断することができる。   In addition, when the water supply operation of the reforming water pump (reformed water supply means) 6 is started in the water supply start process and water supply to the hydrogen generator 1 cannot be performed due to some abnormality, the water supply operation is started. After that, since a large amount of source gas is not supplied to the burner (combustor) 3, the combustion state is also stable, but this stable combustion state is detected by a flame detector (combustion state detection) in the next determination step. The determination means can determine that “the water supply is abnormal” based on the detected value representing the stable combustion state detected by the frame rod 19 as the means).

したがって、水流量センサ等の高価なセンサの代わりに、比較的安価な火炎検知器(燃焼状態検知手段)としてのフレームロッド19を用いて、水素生成用の水供給の異常を判断することができるので、燃料電池システムの低コスト化を実現することができる。   Therefore, instead of an expensive sensor such as a water flow rate sensor, the flame rod 19 as a relatively inexpensive flame detector (combustion state detection means) can be used to determine an abnormality in water supply for hydrogen generation. Therefore, the cost reduction of the fuel cell system can be realized.

また、本実施の形態の燃料電池システムは、燃焼状態検知手段として、バーナ(燃焼器)3の火炎を検知(燃焼状態を検知)し検知した火炎に応じて出力電流値が変わる火炎電流を出力するフレームロッド(火炎検知器)19を用い、判断手段17が、改質水ポンプ(改質水供給手段)6の水供給動作を開始させてから所定時間(30秒)経過するまでの間における火炎検知器(燃焼状態検知手段)としてのフレームロッド19が検知する検知値(検知したバーナ(燃焼器)3の火炎に応じて出力する火炎電流値)の最小値が所定値(1μA)より大きい場合は、改質水ポンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1への水供給が異常であると判断するものである。   In addition, the fuel cell system of the present embodiment detects the flame of the burner (combustor) 3 (detects the combustion state) as the combustion state detection means, and outputs a flame current whose output current value changes according to the detected flame. The frame rod (flame detector) 19 is used and the determination means 17 starts the water supply operation of the reforming water pump (reforming water supply means) 6 until a predetermined time (30 seconds) elapses. The minimum value of the detection value (flame current value output according to the detected flame of the burner (combustor) 3) detected by the frame rod 19 as a flame detector (combustion state detection means) is larger than a predetermined value (1 μA). In this case, it is determined that the water supply from the reforming water pump (reforming water supply means) 6 to the hydrogen generator 1 is abnormal.

水素生成装置1への水の供給が開始されると、蒸発した水により過渡的に大量の原料ガスがバーナ(燃焼器)3に供給されるため、火炎がバーナ(燃焼器)3から浮いた状態になり、フレームロッド(火炎検知器)19の出力電流が低下する。逆に、水素生成装置1への水の供給がないため、過渡的な大量の原料ガス供給がない場合は、火炎はバーナ(燃焼器)3に安定して形成され、フレームロッド(火炎検知器)19の出力電流も安定する。したがって、改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間におけるフレームロッド(火炎検知器)19の出力電流の最小値が所定値(1μA)より大きい場合(改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間にフレームロッド(火炎検知器)19の出力電流が所定値(1μA)以下にならなかった場合)は、改質水ポンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1への水供給が異常であると判断することができ、逆に、改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間におけるフレームロッド(火炎検知器)19の出力電流の最小値が所定値(1μA)以下である場合(改質水ポンプ(改質水供給手段)6を動作させてから所定時間(30秒)経過するまでの間にフレームロッド(火炎検知器)19の出力電流が所定値(1μA)以下になった場合)は、改質水ポンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1への水供給が正常であると判断することができる。   When the supply of water to the hydrogen generator 1 is started, a large amount of source gas is transiently supplied to the burner (combustor) 3 by the evaporated water, so that the flame floats from the burner (combustor) 3. As a result, the output current of the frame rod (flame detector) 19 decreases. On the contrary, since there is no supply of water to the hydrogen generator 1, when there is no transient large amount of source gas supply, the flame is stably formed in the burner (combustor) 3, and the flame rod (flame detector) ) The output current of 19 is also stabilized. Therefore, the minimum value of the output current of the frame rod (flame detector) 19 after the reforming water pump (reforming water supply means) 6 is operated and until a predetermined time (30 seconds) elapses is a predetermined value (1 μA). ) (The output current of the flame rod (flame detector) 19 is a predetermined value (1 μA) between the operation of the reforming water pump (reforming water supply means) 6 and the elapse of a predetermined time (30 seconds). ) If not, the water supply from the reforming water pump (reforming water supply means) 6 to the hydrogen generator 1 can be determined to be abnormal. When the minimum value of the output current of the frame rod (flame detector) 19 is less than or equal to a predetermined value (1 μA) from when the reforming water supply means) 6 is operated until a predetermined time (30 seconds) elapses (improved) Activate the quality water pump (reformed water supply means) 6 When the output current of the flame rod (flame detector) 19 becomes a predetermined value (1 μA) or less after a predetermined time (30 seconds) elapses, the reforming water pump (reforming water supply means) ) It can be determined that the water supply from 6 to the hydrogen generator 1 is normal.

また、燃焼状態の安定・不安定を検知する燃焼状態検知手段として、バーナ(燃焼器)3での火炎を検知するフレームロッド(火炎検知器)19を用いると、水供給開始に伴う過渡的な大量の原料ガス供給があるときには火炎がバーナ(燃焼器)3から浮いた状態になりフレームロッド(火炎検知器)19の出力電流が低下し、過渡的な大量の原料ガス供給がないときには火炎はバーナ(燃焼器)3に安定して形成されフレームロッド(火炎検知器)19の出力電流も安定するため、燃焼状態の安定・不安定に応じて変化する検知値であるフレームロッド(火炎検知器)19の出力信号により判断手段17で水供給が異常であるか否かを判断することができ、有用である。   Further, when a flame rod (flame detector) 19 for detecting a flame in the burner (combustor) 3 is used as a combustion state detecting means for detecting the stability / instability of the combustion state, a transient state accompanying the start of water supply is used. When there is a large amount of source gas supply, the flame floats from the burner (combustor) 3 and the output current of the flame rod (flame detector) 19 decreases. When there is no transient large amount of source gas supply, the flame Since the flame rod (flame detector) 19 is stably formed in the burner (combustor) 3 and the output current of the flame rod (flame detector) 19 is also stable, the flame rod (flame detector) is a detection value that changes according to the stability and instability of the combustion state. ) It is useful because the judgment means 17 can judge whether or not the water supply is abnormal from the output signal 19).

また、本実施の形態では、判断手段17が、改質水ポンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1への水供給が異常であると判断した場合に、水素生成装置1を停止するものであり、改質水ポンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1への水供給が異常である場合に、その異常を検知して水素生成装置1(と水素生成装置1の動作に関連する改質水ポンプ(改質水供給手段)6や燃焼ファン13等の周辺機器の運転を停止すると共に、例えば、原料ガス供給流路4を電磁弁(図示せず)で閉鎖して、水素生成装置1への原料ガスの供給)を停止するので、燃料電池システムの利用者が、燃料電池システムの異常停止に気付いて、サービス会社に連絡して、サービスマンによる点検、故障診断、部品交換、故障修理などの対応をとることができ、燃料電池2の発電ができないにも関わらず原料を無駄に燃焼させたり、水素生成装置1とその周辺機器(改質水ポンプ(改質水供給手段)6や燃焼ファン13)を動作させる電力を無駄にしたり、触媒等の材料を異常劣化させたりすることを防止できる。   Further, in the present embodiment, when the determination unit 17 determines that the water supply from the reforming water pump (reformed water supply unit) 6 to the hydrogen generator 1 is abnormal, the hydrogen generator 1 is stopped. When the water supply from the reforming water pump (reforming water supply means) 6 to the hydrogen generator 1 is abnormal, the abnormality is detected and the hydrogen generator 1 (and the hydrogen generator 1) The operation of the peripheral devices such as the reforming water pump (reforming water supply means) 6 and the combustion fan 13 related to the operation is stopped, and for example, the raw material gas supply flow path 4 is closed by an electromagnetic valve (not shown). Supply of the raw material gas to the hydrogen generator 1), the user of the fuel cell system notices that the fuel cell system has stopped abnormally, contacts the service company, and is inspected and diagnosed by a service person. , Taking part, parts replacement, malfunction repair, etc. Although the fuel cell 2 cannot generate electricity, the raw material is burned wastefully, or the hydrogen generator 1 and its peripheral devices (reformed water pump (reformed water supply means) 6 and combustion fan 13) are operated. It is possible to prevent waste of electric power and abnormal deterioration of materials such as a catalyst.

また、本実施の形態の燃料電池システムは、燃料電池システムの運転状態を表示する表示器18を備え、判断手段17が改質水ポンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1への水供給の異常を判断した場合に、表示器18に、改質水ポンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1への水供給が異常であることを表わす表示を行なうものであり、また、本実施の形態の燃料電池システムの運転方法は、判断工程(図4のS205とS206)において水供給の異常を判断したときには、表示器18に水供給が異常であることを表わす表示を行なう表示工程(図4のS207)をさらに備えるものであるので、改質水ポンプ(改質水供給手段)6から水素生成装置1への水供給が異常であることを、表示器18の表示により、燃料電池システムの利用者またはサービスマンが知ることができ、サービスマンによる点検、故障診断、部品交換、故障修理などの対応を無駄なく迅速に行うことができる。   In addition, the fuel cell system of the present embodiment includes a display 18 that displays the operating state of the fuel cell system, and the determination means 17 is connected from the reforming water pump (reforming water supply means) 6 to the hydrogen generator 1. When it is determined that the water supply is abnormal, the display 18 displays that the water supply from the reforming water pump (reforming water supply means) 6 to the hydrogen generator 1 is abnormal. Further, in the operation method of the fuel cell system of the present embodiment, when an abnormality in water supply is determined in the determination step (S205 and S206 in FIG. 4), the display 18 indicates that the water supply is abnormal. Since the display step (S207 in FIG. 4) to be performed is further provided, the display 18 indicates that the water supply from the reforming water pump (reforming water supply means) 6 to the hydrogen generator 1 is abnormal. Fuel cell system It is possible to know the user or a service person of the arm, inspection by a service person, fault diagnosis, replacement of parts, can be performed quickly without waste the correspondence of such repair.

本発明にかかる燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法は、水流量センサ等の高価なセンサの代わりに、例えば、一酸化炭素濃度検知器や火炎検知器などの比較的安価な燃焼状態検知手段を用いて、水素生成用の水供給の異常を判断することができるので、低コスト化が求められる水素生成装置を備える家庭用燃料電池システム等に最適である。   The fuel cell system and the operation method of the fuel cell system according to the present invention include, for example, a relatively inexpensive combustion state detection unit such as a carbon monoxide concentration detector or a flame detector instead of an expensive sensor such as a water flow rate sensor. Therefore, it is possible to determine an abnormality in the supply of water for hydrogen generation, which is optimal for a home fuel cell system equipped with a hydrogen generation apparatus that requires cost reduction.

1 水素生成装置
2 燃料電池
3 バーナ
6 改質水ポンプ
7 燃料ガス供給流路
8 燃料ガス排出流路
9 燃料ガスバイパス流路
10,11,12 電磁弁
14 一酸化炭素濃度検知器
16 制御部
17 判断手段
18 表示器
19 フレームロッド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hydrogen generator 2 Fuel cell 3 Burner 6 Reformed water pump 7 Fuel gas supply flow path 8 Fuel gas discharge flow path 9 Fuel gas bypass flow path 10, 11, 12 Solenoid valve 14 Carbon monoxide concentration detector 16 Control part 17 Judgment means 18 Indicator 19 Frame rod

Claims (12)

触媒を用いて原料ガスと水とから水素を主成分とする燃料ガスを生成する水素生成装置と、
前記水素生成装置で生成された前記燃料ガスと空気を用いて発電を行なう燃料電池と、
前記水素生成装置に前記原料ガスが供給され始めてから前記水素生成装置で生成された前記燃料ガスが前記燃料電池に供給されるまでは前記水素生成装置から排出されるガスを燃焼させ前記燃料ガスが前記燃料電池に供給され始めてからは前記燃料電池で消費されなかった前記燃料ガスを燃焼させて前記触媒を加熱する燃焼器と、
前記水素生成装置に水を供給する改質水供給手段と、
前記水素生成装置において前記燃料電池に供給可能な状態の前記燃料ガスを生成できるようになるまで前記水素生成装置から排出されるガスを前記燃料電池に供給することなく前記燃焼器に供給するための燃料バイパス手段と、
前記燃焼器での燃焼状態を検知する燃焼状態検知手段と、
前記水素生成装置に前記原料ガスのみを供給して前記水素生成装置から排出される前記原料ガスを前記燃料バイパス手段を通じて前記燃焼器に供給して、前記燃焼器で燃焼を開始させた後で所定条件を満たせば前記改質水供給手段を動作させる制御部と、
前記改質水供給手段を動作させてから所定時間経過するまでの間において、前記燃焼器の安定な燃焼状態が維持されていれば前記改質水供給手段から前記水素生成装置への水供給量が低下していることによる異常が発生したと判断する判断手段と、
を備える燃料電池システム。
A hydrogen generator that generates a fuel gas mainly composed of hydrogen from a raw material gas and water using a catalyst;
A fuel cell that generates power using the fuel gas and air generated by the hydrogen generator;
The fuel gas generated from the hydrogen generator is combusted until the fuel gas generated in the hydrogen generator is supplied to the fuel cell after the source gas is supplied to the hydrogen generator. A combustor that heats the catalyst by burning the fuel gas that has not been consumed in the fuel cell after it has been supplied to the fuel cell;
Reforming water supply means for supplying water to the hydrogen generator;
Supplying the gas discharged from the hydrogen generation device to the combustor without supplying the fuel cell until the fuel gas in a state that can be supplied to the fuel cell can be generated in the hydrogen generation device. Fuel bypass means;
Combustion state detection means for detecting a combustion state in the combustor;
After supplying only the raw material gas to the hydrogen generator and supplying the raw material gas discharged from the hydrogen generator to the combustor through the fuel bypass means and starting combustion in the combustor and the reforming water supply means Ru to operate the control unit satisfies the condition,
The Oite during a period from the reforming water supply means is operated until a predetermined time elapses, the water from the combustor stable the Invite combustion state is long as it is maintained reforming water supply means to the hydrogen generator A determination means for determining that an abnormality has occurred due to a decrease in the supply amount ;
A fuel cell system comprising:
前記燃焼状態検知手段は、前記燃焼器から排出される燃焼排ガス中の所定ガスのガス濃度を検知するガス濃度検知器である請求項1に記載の燃料電池システム。 2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the combustion state detection means is a gas concentration detector that detects a gas concentration of a predetermined gas in the combustion exhaust gas discharged from the combustor. 前記所定ガスは、一酸化炭素である請求項2に記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 2, wherein the predetermined gas is carbon monoxide. 前記所定ガスは、前記原料ガスに含まれるメタンまたはプロパンの炭化水素系ガスである請求項2に記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 2, wherein the predetermined gas is a hydrocarbon-based gas of methane or propane contained in the raw material gas. 前記判断手段は、前記改質水供給手段を動作させてから所定時間経過するまでの間におけ
る前記ガス濃度の最大値が所定濃度値より小さい場合は、前記改質水供給手段から前記水素生成装置への水供給量が低下していることによる異常が発生したと判断する請求項3または4に記載の燃料電池システム。
When the maximum value of the gas concentration is less than a predetermined concentration value after the predetermined time elapses after the reforming water supply unit is operated, the determination unit sends the hydrogen generating device to the reforming water supply unit. The fuel cell system according to claim 3 or 4, wherein it is determined that an abnormality has occurred due to a decrease in the amount of water supplied to the water.
前記所定ガスは、酸素である請求項2に記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 2, wherein the predetermined gas is oxygen. 前記判断手段は、前記改質水供給手段を動作させてから所定時間経過するまでの間における前記ガス濃度の最小値が所定濃度値より大きい場合は、前記改質水供給手段から前記水素生成装置への水供給量が低下することによる異常が発生したと判断する請求項6記載の燃料電池システム。 If the minimum value of the gas concentration from when the reforming water supply unit is operated to when a predetermined time elapses is greater than a predetermined concentration value, the determination unit performs the hydrogen generation device from the reforming water supply unit. The fuel cell system according to claim 6, wherein it is determined that an abnormality has occurred due to a decrease in the amount of water supplied to the water. 前記燃焼状態検知手段は、前記燃焼器での火炎を検知して電流を出力する火炎検知器であり、前記判断手段は、前記改質水供給手段を動作させてから所定時間経過するまでの間における前記火炎検知器の出力電流の最小値が所定値より大きい場合は、前記改質水供給手段から前記水素生成装置への水供給量が低下していることによる異常が発生したと判断する請求項1に記載の燃料電池システム。 The combustion state detection means is a flame detector that detects a flame in the combustor and outputs a current, and the determination means is a period from when the reforming water supply means is operated until a predetermined time elapses. When the minimum value of the output current of the flame detector at is greater than a predetermined value, it is determined that an abnormality has occurred due to a decrease in the amount of water supplied from the reforming water supply means to the hydrogen generator. Item 4. The fuel cell system according to Item 1. 前記判断手段が前記改質水供給手段から前記水素生成装置への水供給量が低下することによる異常が発生したと判断した場合に、前記水素生成装置を停止する請求項1から8のいずれか1項に記載の燃料電池システム。 9. The hydrogen generation apparatus according to claim 1, wherein the hydrogen generation apparatus is stopped when the determination means determines that an abnormality has occurred due to a decrease in the amount of water supplied from the reforming water supply means to the hydrogen generation apparatus. 2. The fuel cell system according to item 1. 前記燃料電池システムの運転状態を表示する表示器を備え、前記判断手段が前記改質水供給手段から前記水素生成装置への水供給の異常を判断した場合に、前記表示器に前記改質水供給手段から前記水素生成装置への水供給量が低下していることによる異常が発生したことを表わす表示を行なう請求項1から9のいずれか1項に記載の燃料電池システム。 An indicator for displaying the operating state of the fuel cell system, and when the judging means judges an abnormality in water supply from the reforming water supply means to the hydrogen generator, the reforming water is displayed on the indicator; The fuel cell system according to any one of claims 1 to 9, wherein a display indicating that an abnormality has occurred due to a decrease in the amount of water supplied from a supply means to the hydrogen generator is generated . 触媒を用いて原料ガスと水とから水素を主成分とする燃料ガスを生成する水素生成装置と、
前記水素生成装置で生成された前記燃料ガスと空気を用いて発電を行なう燃料電池と、
前記水素生成装置に前記原料ガスが供給され始めてから前記水素生成装置で生成された前記燃料ガスが前記燃料電池に供給されるまでは前記水素生成装置から排出されるガスを燃焼させ前記燃料ガスが前記燃料電池に供給され始めてからは前記燃料電池で消費されなかった前記燃料ガスを燃焼させて前記触媒を加熱する燃焼器と、
前記水素生成装置に水を供給する改質水供給手段と、
前記水素生成装置において前記燃料電池に供給可能な状態の前記燃料ガスを生成できるようになるまで前記水素生成装置から排出されるガスを前記燃料電池に供給することなく前記燃焼器に供給するための燃料バイパス手段と、
前記燃焼器での燃焼状態を検知する燃焼状態検知手段とを備えた燃料電池システムの運転方法であって、
前記水素生成装置に前記原料ガスのみを供給して前記水素生成装置から排出される前記原料ガスを前記燃料バイパス手段を通じて前記燃焼器に供給して燃焼させる原料ガス燃焼工程と、
前記原料ガス燃焼工程における前記原料ガスの供給と前記水素生成装置から排出されるガスの前記燃焼器での燃焼を続けながら前記改質水供給手段による前記水素生成装置への水供給動作を開始する水供給開始工程と、
前記改質水供給手段による前記水供給動作の開始から所定時間経過するまでの間において、前記燃焼器の安定な燃焼状態が維持されていれば前記改質水供給手段から前記水素生成装置への水供給量が低下していることによる異常が発生したと判断する判断工程を有する燃料電池システムの運転方法。
A hydrogen generator that generates a fuel gas mainly composed of hydrogen from a raw material gas and water using a catalyst;
A fuel cell that generates power using the fuel gas and air generated by the hydrogen generator;
The fuel gas generated from the hydrogen generator is combusted until the fuel gas generated in the hydrogen generator is supplied to the fuel cell after the source gas is supplied to the hydrogen generator. A combustor that heats the catalyst by burning the fuel gas that has not been consumed in the fuel cell after it has been supplied to the fuel cell;
A reforming water supply means for supplying water to the hydrogen generator,
Supplying the gas discharged from the hydrogen generation device to the combustor without supplying the fuel cell until the fuel gas in a state that can be supplied to the fuel cell can be generated in the hydrogen generation device. Fuel bypass means;
An operation method of a fuel cell system comprising a combustion state detection means for detecting a combustion state in the combustor,
A raw material gas combustion step of supplying only the raw material gas to the hydrogen generator and supplying the raw material gas discharged from the hydrogen generator to the combustor through the fuel bypass means;
Water supply operation to the hydrogen generator is started by the reforming water supply means while continuing the supply of the source gas in the source gas combustion process and the combustion of the gas discharged from the hydrogen generator in the combustor. A water supply start process;
The Oite between the start of the water supply operation by reforming water supply means until a predetermined time elapses, the combustor the hydrogen generator from the reforming water supply means when a stable combustion state is long as is maintained in the A method of operating a fuel cell system comprising a determination step of determining that an abnormality has occurred due to a decrease in the amount of water supplied to the water .
前記燃料電池システムの運転状態を表示する表示器をさらに備える前記燃料電池システムの運転方法であって、前記判断工程において前記改質水供給手段から前記水素生成装置への水供給量が低下していることによる異常が発生したことを判断したときには、前記異常を表わす表示を行なう表示工程をさらに備える請求項11記載の燃料電池システムの運転方法。 An operation method of the fuel cell system, further comprising an indicator for displaying an operation state of the fuel cell system, wherein a water supply amount from the reforming water supply means to the hydrogen generator is reduced in the determination step. The method of operating a fuel cell system according to claim 11, further comprising a display step of performing a display indicating the abnormality when it is determined that an abnormality due to being present has occurred .
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